每日一题[2193]手切面条

$\triangle ABC$ 的边长分别为 $AB=9$,$BC=5\sqrt 3$,$AC=12$.线段 $AB$ 上依次有点 $P_k$($k=1,2,\cdots,2449$),记 $P_0=A$,$P_{2450}=B$,类似的,线段 $AC$ 上依次有点 $Q_k$($k=1,2,\cdots,2449$),记 $Q_0=A$,$Q_{2450}=C$.这样就得到了与 $BC$ 平行的 $2449$ 条线段 $P_kQ_k$($k=1,2,\cdots,2449$),设这些线段把 $\triangle ABC$ 分割成的 $1$ 个三角形和 $2449$ 个梯形的面积相等,则这些线段长为有理数的条数为_______.

答案    $20$.

解析    对于 $1 \leqslant k \leqslant 2450$,有 $\left[A P_{k} Q_{k}\right]=\dfrac{k}{2450}[A B C]$.因为相似图形的面积比为相似比的平方,于是 \[ P_{k} Q_{k}=(B C) \sqrt{\frac{k}{2450}}=5 \sqrt{3} \sqrt{\frac{k}{2450}}=5 \sqrt{\frac{3 k}{2 \cdot 35^{2}}}=\frac{1}{7} \sqrt{\frac{3 k}{2}}. \] 因此 $P_kQ_k$ 为有理数即 $k=6 j^{2}$,其中 $j$ 为正整数.由于 $k \leqslant 2450$,因此 $j=1,2,\cdots,20$,因此所求条数为 $20$.

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