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第4题

设 ABCABC 为等边三角形。从顶点 AA 向三角形内部引一条射线,使其到达三角形的一条边。射线到达一边时按反射定律弹回,即若以有向角 θ\theta 到达,则以有向角 180∘−θ180^\circ-\theta 离开。经过 nn 次反弹后,该射线回到 AA,且始终未落在另外两个顶点中的任何一个上。求 nn 的所有可能取值。
第 3/7 步:将穿过的直线数计为反弹次数
n=2(a+b)−3n=2(a+b)-3
详细分析

从 A=(0,0)A=(0,0) 到 (a,b)∈V∩U(a,b)\in V\cap U 的线段穿过 a−1a-1 条平行于 ABAB 的直线、b−1b-1 条平行于 ACAC 的直线、以及 a+b−1a+b-1 条平行于 BCBC 的直线,每次穿过对应折叠图中的一次反弹;总数为 (a−1)+(b−1)+(a+b−1)=2(a+b)−3(a-1)+(b-1)+(a+b-1)=2(a+b)-3,故 n=2(a+b)−3n=2(a+b)-3。