Math Labs

Bài 6

Cho nn là một số nguyên dương. Xét S={(x,y,z):x,y,z∈{0,1,…,n}, x+y+z>0}S=\{(x,y,z) : x,y,z\in\{0,1,\ldots,n\},\ x+y+z>0\} như một tập gồm (n+1)3−1(n+1)^3-1 điểm trong không gian ba chiều. Xác định số mặt phẳng nhỏ nhất mà hợp của chúng chứa SS nhưng không chứa (0,0,0)(0,0,0).
Bước 1 trên 5: Chuyển một phủ mặt phẳng tránh gốc tọa độ thành một đa thức
Hiểu nôm na

Bất kỳ mặt phẳng nào bỏ qua (0,0,0)(0,0,0) đều có phương trình aix+biy+ciz=1a_i x + b_i y + c_i z = 1, nên nhân các nhân tử tuyến tính biến một hợp của mm mặt phẳng phủ SS thành một đa thức bậc mm triệt tiêu trên SS nhưng khác không tại (0,0,0)(0,0,0).

P(x,y,z)=∏i=1m(aix+biy+ciz−1),deg⁡P=m,P∣S=0,P(0,0,0)=(−1)m≠0P(x,y,z) = \prod_{i=1}^m (a_i x + b_i y + c_i z - 1), \qquad \deg P = m, \quad P|_S = 0, \quad P(0,0,0) = (-1)^m \ne 0
Phân tích chi tiết

Cho mm mặt phẳng H1,…,HmH_1,\ldots,H_m phủ SS và không đi qua (0,0,0)(0,0,0). Mỗi HiH_i có thể viết dưới dạng aix+biy+ciz=1a_i x + b_i y + c_i z = 1. Khi đó P(x,y,z)=∏i=1m(aix+biy+ciz−1)P(x,y,z) = \prod_{i=1}^m (a_i x + b_i y + c_i z - 1) có bậc mm, triệt tiêu tại mọi điểm của SS (vì mỗi điểm của SS nằm trên một HiH_i nào đó), và thỏa P(0,0,0)=(−1)m≠0P(0,0,0) = (-1)^m \ne 0.