在平面内用12根火柴棒首尾顺次相接搭成三角形,能搭成 个直角三角形,搭成 个等腰三角形.

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完整解法

1. 将实际问题转化为数学不等式关系,确定最长边的范围

设三角形的三条边长分别为整数 a,b,ca, b, c,且不妨设 a≤b≤ca \le b \le c。
根据题意,火柴棒总数为 12,即 a+b+c=12a + b + c = 12。
根据三角形三边关系,任意两边之和大于第三边,得:
a+b>ca + b > c
因为 a+b=12−ca + b = 12 - c,代入上式可得:
12−c>c  ⟹  2c<12  ⟹  c<612 - c > c \implies 2c < 12 \implies c < 6。
又因为 cc 为最长边且是正整数,所以 cc 的取值范围为:c∈{4,5}c \in \{4, 5\}(若 c≤3c \le 3,则 a+b≤6a+b \le 6,无法满足 a+b+c=12a+b+c=12)。

2. 分类讨论并穷举出所有满足条件的整数组合

根据 cc 的取值进行分类讨论:

  1. 当 c=5c = 5 时,有 a+b=7a + b = 7。由于 a≤b≤5a \le b \le 5,可能的整数解为:
    • 当 b=5b = 5 时,a=2a = 2,此时三边长为 (2,5,5)(2, 5, 5);
    • 当 b=4b = 4 时,a=3a = 3,此时三边长为 (3,4,5)(3, 4, 5);
    • 当 b≤3b \le 3 时,由于 a≤ba \le b,则 a+b≤6a + b \le 6,无解。
  2. 当 c=4c = 4 时,有 a+b=8a + b = 8。由于 a≤b≤4a \le b \le 4,可能的整数解为:
    • 当 b=4b = 4 时,a=4a = 4,此时三边长为 (4,4,4)(4, 4, 4);
    • 当 b≤3b \le 3 时,由于 a≤ba \le b,则 a+b≤6a + b \le 6,无解。

综上所述,能够搭成的三角形的三边长组合有:(2,5,5)(2, 5, 5),(3,4,5)(3, 4, 5),(4,4,4)(4, 4, 4) 三种情况。

3. 筛选出直角三角形与等腰三角形的数量

对上述三种三角形进行分类筛选:

  • 对于三边为 (3,4,5)(3, 4, 5) 的三角形,因为 32+42=9+16=25=523^2 + 4^2 = 9 + 16 = 25 = 5^2,满足勾股定理的逆定理,所以它是直角三角形,共 1 个。
  • 对于等腰三角形,其定义为有两边相等的三角形。上述组合中:
    • (2,5,5)(2, 5, 5) 有两边相等,是等腰三角形;
    • (4,4,4)(4, 4, 4) 为等边三角形,等边三角形是特殊的等腰三角形,因此也是等腰三角形。
      所以等腰三角形共有 2 个。

因此,能搭成 1 个直角三角形,2 个等腰三角形。

答案

1;2

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