每日一题[684]一条绳上的蚂蚱

2011年高考北京卷理科数学第8题:

设$A(0,0)$,$B(4,0)$,$C(t+4,4)$,$D(t,4)$($t\in\mathcal R$).记$N(t)$为平行四边形$ABCD$内部(不包含边界)的整点的个数,其中整点是指横坐标和纵坐标都是整数的点,则函数$N(t)$的值域是________.


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分析与解 $\{9,11,12\}$.

如图,设直线$y=1$,$y=2$,$y=3$,分别被平行四边形截得的线段为$A_1B_1,A_2B_2,A_3B_3$.%e5%b1%8f%e5%b9%95%e5%bf%ab%e7%85%a7-2016-10-09-%e4%b8%8b%e5%8d%8812-32-38根据题意,$N(t)$就是线段$A_1B_1,A_2B_2,A_3B_3$上(不包含端点)的整点个数之和.区间$(m,m+4)$($m\in\mathcal R$)内的整点个数$$f(m)=\begin{cases} 3,&m\in\mathcal Z,\\ 4,&m\notin \mathcal Z.\end{cases} $$而点$A_1,A_2,A_3$的横坐标分别为$\dfrac 14t,\dfrac 12t,\dfrac {3}{4}t$,于是$$N(t)=f\left(\dfrac 14t\right)+f\left(\dfrac 12t\right)+f\left(\dfrac 34t\right).$$①当$\dfrac 14t,\dfrac 12t,\dfrac {3t}{4}\in\mathcal{Z}$时,$N(t)=9$,此时$t\equiv 0\pmod{4}$,即$t$为$4$的整数倍;

②因为$\dfrac 12t+\dfrac 14t=\dfrac 34t$,所以$\dfrac 14t,\dfrac 12t,\dfrac {3}{4}t$中不可能恰有两个整数,但可能仅有一个是整数,如$t=2$,此时$N(t)=3+4+4=11$.

事实上,当$t\equiv 2\pmod{4}$,即$t=4k+2,k\in\mathcal{Z}$时,$\dfrac 14t,\dfrac 12t,\dfrac {3}{4}t$中恰有一个是整数;当$t=\dfrac 43k$,且$t\notin\mathcal{Z}$时,$\dfrac 14t,\dfrac 12t,\dfrac {3}{4}t$中也恰有一个是整数.

③如果$\dfrac 14t,\dfrac 12t,\dfrac {3}{4}t\notin\mathcal{Z}$时,$N(t)=12$.

综上知,函数$N(t)$的值域是$\{9,11,12\}$.

 本题原为选择题,省略了选项.

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