在 5×55 \times 5 的格点图中(格点间距为 1),要在格点中画一个三角形。这个三角形的三个顶点必须是格点,且它的内部(不含边界)恰好只包含 1 个格点。满足这个条件的三角形的面积最小值是 ___。
A. 1
B. 1.5
C. 1.75
D. 2

完整解法

1. 应用皮克定理建立面积与内部格点数及边界格点数的关系

设格点三角形的面积为 SS,内部格点数为 II,边界上的格点数为 BB。
根据格点多边形的皮克定理(Pick's Theorem):
S=I+B2−1S = I + \frac{B}{2} - 1
已知三角形内部恰好只包含 1 个格点,即 I=1I = 1。
代入得:
S=1+B2−1=B2S = 1 + \frac{B}{2} - 1 = \frac{B}{2}

2. 分析边界格点数的取值范围,推导面积的理论最小值

因为任何三角形都至少具有 3 个顶点,且顶点均为格点,所以边界上的格点数满足:
B≥3B \ge 3
当且仅当除 3 个顶点外,3 条边上均没有其他格点时,B=3B = 3 取到最小值。
因此,面积的最小值为:
Smin⁡=32=1.5S_{\min} = \frac{3}{2} = 1.5

3. 在格点图中构造实例验证最小值的可达性并得出答案

在坐标系中,取三个顶点为 A(0,0)A(0, 0)、B(1,2)B(1, 2)、C(2,1)C(2, 1)(可以在 5×55 \times 5 的格点图中完整画出)。

  • 边 ABAB、 BCBC、 CACA 上除顶点外均无其他格点,故 B=3B = 3;
  • 其重心 (1,1)(1, 1) 为内部唯一的格点,故 I=1I = 1;
  • 该三角形面积为 S=12∣1×1−2×2∣=1.5S = \frac{1}{2}|1 \times 1 - 2 \times 2| = 1.5。

因此满足条件的三角形面积最小值为 1.51.5,对应选项 B。

答案

B

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