若三个棱长均为整数的正方体的表面积之和为 $564$,则这个正方体的体积之和为 \((\qquad)\)
【难度】
【出处】
2008年全国高中数学联赛(一试)
【标注】
【答案】
A
【解析】
设这三个正方体的棱长分别为 $a,b,c$,则有$$6(a^2+b^2+c^2)=564,$$即 $a^2+b^2+c^2=94$,不妨设$$1\leqslant a\leqslant b\leqslant c<10,$$从而$$3c^2\geqslant a^2+b^2+c^2=94,$$即 $c^2>31$,故 $6\leqslant c<10$,因此 $c$ 只能取 $9,8,7,6$.
若 $c=9$,则$$a^2+b^2=94-9^2=13,$$易知 $a=2,b=3$,得一组解 $(a,b,c)=(2,3,9)$;
若 $c=8$,则$$a^2+b62=94-64=30 , b\leqslant5,$$但是 $2b^2\geqslant30$,即 $b\geqslant4$,从而 $b=4$ 或 $5$,若 $b=5$,则 $a^2=5$ 无解;若 $b=4$,则 $a^2=14$,无解,因此 $c=8$ 时无解;
若 $c=7$,则$$a^2+b^2=94-49=45,$$有唯一解 $a=3,b=6$.
若 $c=6$,则$$a^2+b^2=94-36=58,$$此时 $2b^2\geqslant58$,即 $b^2\geqslant29$,故 $b\geqslant6$,但 $b\leqslant c=6$,所以 $b=6$,此时 $a^2=58-36=22$ 无解.
综上,共有两组解对应的体积为 $764$ 或 $586$.
若 $c=9$,则$$a^2+b^2=94-9^2=13,$$易知 $a=2,b=3$,得一组解 $(a,b,c)=(2,3,9)$;
若 $c=8$,则$$a^2+b62=94-64=30 , b\leqslant5,$$但是 $2b^2\geqslant30$,即 $b\geqslant4$,从而 $b=4$ 或 $5$,若 $b=5$,则 $a^2=5$ 无解;若 $b=4$,则 $a^2=14$,无解,因此 $c=8$ 时无解;
若 $c=7$,则$$a^2+b^2=94-49=45,$$有唯一解 $a=3,b=6$.
若 $c=6$,则$$a^2+b^2=94-36=58,$$此时 $2b^2\geqslant58$,即 $b^2\geqslant29$,故 $b\geqslant6$,但 $b\leqslant c=6$,所以 $b=6$,此时 $a^2=58-36=22$ 无解.
综上,共有两组解对应的体积为 $764$ 或 $586$.
题目
答案
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