Trong không gian cho \(2n\) điểm phân biệt (\(n > 4\), \(n \in \mathbb{N}\)), trong đó không có ba điểm nào thẳng hàng và trong \(2n\) điểm đó, có đúng \(n\) điểm cùng nằm trên một mặt phẳng và không có \(4\) điểm nào ngoài \(4\) điểm trong \(n\) điểm này đồng phẳng. Tìm \(n\) sao cho từ \(2n\) điểm đã cho tạo ra đúng \(201\) mặt phẳng phân biệt.
Trả lời bởi giáo viên
Số cách chọn \(3\) điểm trong \(2n\) điểm phân biệt đã cho là \(C_{2n}^3\).
Số cách chọn \(3\) điểm trong \(n\) điểm cùng nằm trên một mặt phẳng là \(C_n^3\).
Số mặt phẳng được tạo ra từ \(2n\) điểm đã cho là $C_{2n}^3 - C_n^3 + 1$.
Như vậy: $C_{2n}^3 - C_n^3 + 1 = 201$\( \Leftrightarrow \dfrac{{\left( {2n} \right)!}}{{3!\left( {2n - 3} \right)!}} - \dfrac{{n!}}{{3!\left( {n - 3} \right)!}} + 1 = 201\)
$ \Leftrightarrow \dfrac{{2n\left( {2n - 1} \right)\left( {2n - 2} \right)}}{6} - \dfrac{{n\left( {n - 1} \right)\left( {n - 2} \right)}}{6} = 200$$ \Leftrightarrow 2n\left( {2n - 1} \right)\left( {2n - 2} \right) - n\left( {n - 1} \right)\left( {n - 2} \right) = 1200$
\( \Leftrightarrow 7{n^3} - 9{n^2} + 2n - 1200 = 0\)
\( \Leftrightarrow 7n^3-42n^2+33n^2-198n+200n-1200=0\)
\( \Leftrightarrow \left( {n - 6} \right)\left( {7{n^2} + 33n + 200} \right) = 0\)\( \Leftrightarrow n = 6\)
Vậy \(n = 6\).
Hướng dẫn giải:
- Tính số mặt phẳng có được từ \(2n\) điểm đã cho theo \(n\)
- Giải phương trình ẩn \(n\) rồi kết luận.