Bài tập nâng cao Hoán vị, chỉnh hợp và tổ hợp · Bài 40
Hình vẽ bên là một lưới ô vuông có kích thước $3\times2$ gồm $12$ nút lưới. Từ $12$ nút lưới có thể chọn ra $3$ nút làm ba đỉnh của một tam giác vuông. Hỏi có bao nhiêu tam giác vuông có ba đỉnh lấy từ $12$ nút lưới đã cho?
Xem lời giải
Lời giải
Xét tam giác $ABC$ vuông tại $A$ trong các trường hợp sau:
+) TH1: $\Delta ABC$ có $AB,\,AC$ là cạnh của hình vuông, hình chữ nhật tạo bởi $4$ nút lưới.
.) Từ $12$ nút lưới ta có $18$ hình vuông, hình chữ nhật.
.) Mỗi hình vuông, hình chữ nhật tạo thành $4\Delta ABC$ vuông.
Vậy có $18.4=72$ tam giác $ABC$ vuông.
+) TH2: $\Delta ABC$ có $AB,\,AC$ là đường chéo của hình vuông, hình chữ nhật tạo bởi $4$ nút lưới.
Giả sử độ dài cạnh hình vuông nhỏ là 1.
.) Độ dài có thể có của $AB,\,AC$ là $\sqrt{2},\,\sqrt{5},\,\sqrt{8};\,\sqrt{10};\,\sqrt{13}$.
.) Độ dài có thể có của $BC$ là $2,\,3,\,\sqrt{5},\,\sqrt{8};\,\sqrt{10};\,\sqrt{13}$.
Mà ta có $AB^{2} +\,AC^{2} =BC^{2}$ nên có các bộ $\left( AB;\,AC;BC \right)$ là: $\left( \sqrt{2};\,\sqrt{2};2 \right)$,$\left( \sqrt{5};\,\sqrt{8};\sqrt{13} \right)$, $\left( \sqrt{5};\,\sqrt{5};\sqrt{10} \right)$, $\left( \sqrt{2};\,\sqrt{8};\sqrt{10} \right)$.
. Xét $\left( \sqrt{2};\,\sqrt{2};2 \right)$ có các $4.2+6=14$ tam giác.
. Xét $\left( \sqrt{5};\,\sqrt{8};\sqrt{13} \right)$ không có tam giác thỏa mãn.
. Xét $\left( \sqrt{5};\,\sqrt{5};\sqrt{10} \right)$ có các 4 tam giác.
. Xét $\left( \sqrt{2};\,\sqrt{8};\sqrt{10} \right)$ có các 4 tam giác.
Suy ra trường hợp này có $14+4+4=22$ tam giác.
Vậy có $72+22=94$ tam giác thỏa mãn bài toán.