以四面体的顶点和各棱中点为顶点的空间四边形有 \((\qquad)\)
【难度】
【出处】
2009年全国高中数学联赛山东省预赛
【标注】
【答案】
C
【解析】
从这 $10$ 个点中任取 $4$ 个,共有 ${\rm C}_{10}^4=210$ 种取法,其中取出的 $4$ 个点共面的情况共有以下 $3$ 种:
情形一 从每个面上的 $6$ 个点中任取 $4$ 个点都共面,这样的取法共有 $4{\rm C}_6^4=60$ 种.
情形二 每条棱上的 $3$ 个点与相对棱的中点共面,这样的取法共有 $6$ 种.
情形三 去掉 $1$ 组相对棱后,其余四棱的中点共面,这样的取法共有 $3$ 种.
综上所述,所取 $4$ 点共面的取法共有 $60+6+3=69$ 种.
因此所取 $4$ 点不共面的取法共有 $210-69=141$ 种.
每不共面的 $4$ 个点可以构成 $3$ 个不同的空间四边形,则以这 $10$ 个点为顶点的空间四边形共有 $141\times 3=423$ 个.
综上所述,所取 $4$ 点共面的取法共有 $60+6+3=69$ 种.
因此所取 $4$ 点不共面的取法共有 $210-69=141$ 种.
每不共面的 $4$ 个点可以构成 $3$ 个不同的空间四边形,则以这 $10$ 个点为顶点的空间四边形共有 $141\times 3=423$ 个.
题目
答案
解析
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