A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre. Sokszor voltam tagja különböző szintű versenyek bizottságának. Ezekben a tételek összeválogatása a teendő, majd az eredmény lemérése. Lapunk szerkesztőbizottságának "kitűzési'' ülései is ilyesfélék. Az a szokás, hogy az előadott javaslatokat, ötleteket "megvariáljuk'', csavargatjuk; mérlegeljük a nehézségeket, a megfogalmazást stb. Nemegyszer messze elkalandozunk, ki-ki a kedve szerint. ‐ Most odaképzelem magamat az 1989. évi Nemzetközi Matematikai Diákolimpia válogató ülésére, de csak az ottani 1. feladatra szorítkozom: "Bizonyítsuk be, hogy az halmaz előáll darab olyan diszjunkt halmaz, egyesítéseként, amelyekre teljesül, hogy a) mindegyiküknek eleme van, továbbá, hogy b) mindegyikükben ugyanannyi az elemek összege.''
(Megoldása a KÖMAL 1989. évi 8‐9. szám 348. oldalán.) Kanada képviselője talán ezt gondolta: "a mi CRUX-unkban pár hónapja jelent meg ez a kérdés, de általánosabban, ti., hogy (az 1989-es szám helyett) mely -ekre van ilyen elrendezés.'' ‐ Bizonyára többen is mondták: "ezt nem lehet kihagyni!'' Bár gyakori, hogy a tetszőleges szám helyére beírják az éppen aktuális évszámot, de itt a prímfelbontásnak lényegesebb szerepe van. Ezért néztem meg a "fordított'' kérdést: 17 részhalmazt alakítani egyezően 117 számmal és egyező összegekkel. Nekem ez valamivel könnyebbnek látszik, mivel ‐ a közölt megoldáshoz kapcsolódva ‐ kicsit kevesebbet kell beszélni az "előrendezés'' utáni kiegyenlítésekről. Az ottani 8-as helyett 58-as "falkákban'' lehetne beírni a sorokba a számokat ( fele 58), és azután a -adik és -edik sorok kiegyenlítése mindig elérhető egyetlen cserével. (Megtartva persze azt a tulajdonságot, hogy a táblázat sávjának minden számával egy sorban van a sávban az szám, a halmazbeli aritmetikai tükörkép (számtani kép) a középső 995-ös centrumra nézve.) Az ilyen elrendezés nyilván sokféleképpen változtatható, akárcsak az eredeti feladat megoldásáé. Kézenfekvő sejtés, hogy olyan elrendezései is vannak a halmaznak mezőben, hogy minden sorösszeg egyenlő, és minden oszlopösszeg is (akkor persze , illetőleg a közös érték). Az ilyen elrendezéseket bűvös téglalapnak nevezik. Egy további elgondolás: ha van ilyen elrendezés, arra építve, már olyat is föl lehet írni az számokból mezőben, hogy minden sor- és oszlopösszeg egyenlő. Ez félig bűvös négyzet lenne. (Szerencsés esetben a két átlóra is adódhat ugyanaz az összeg, és akkor bűvös négyzetről beszélhetünk.) Az utóbbi sejtésnek az az alapja, hogy a 15 is "CRUX-os szám'', és hogy az 1‐2. ábrák mezős, valamint mezős bűvös téglalapjai alapján valóban lehet -ös bűvös négyzetet felírni, és ez lényegesen más, mint "klasszikus'' menetvonalas beírásmód szerinti. A 2. ábra az 1.-ből származik -os elforgatással, mezőnként 1 levonással, végül 15-tel szorozva: így lett pl. a 14-ből 195. Az 1. ábra centrális, vagyis a 8-as középszámra tükrös helyzetű számpárok aritmetikailag tükrösek, pl. 9+7=16. Ezért a 2. ábrán is egyenlők a megfelelő összegek, és pl. . Ez biztosítja a felírandó -ös négyzet átlóinak bűvösségét. Ilyen négyzetet a következőképpen nyerhetünk: A mezőt 15 db 3 soros, 5 oszlopos téglalapra osztjuk, azaz 5 vízszintes sávra és 3 függőleges sávra, egyenként 15 mezővel. Minden mezőbe két szám összege kerül. Az első tag téglalaponként közös, a 2. ábrából vesszük át, helyzet szerint. A második tag minden téglalapban az 1. ábra szerinti.
1. ábra2. ábra Bemutatom az első vízszintes osztóvonal fölötti és alatti sort:
A teljes, -ös négyzet szintén centrális, átlóinak összege egyezik a sorok, oszlopok közös, 1695-ös összegével, -mal (113 az 1 és számtani közepe.) Ez az elrendezés a 15-ös számrendszerre is támaszkodik. Így lehet könnyen belátni, hogy csupa különböző szám szerepel benne. Az 1-esekkel csökkentett 0-224 számok 15-ös alapú számrendszerbe elképzelt átírását használtuk, pl. a felső példasor végén a 127 a csökkentettje, és ennek számjegyei az első ábra 9-eséből és 7-eséből származnak. Visszakanyarodva az olimpiai feladat "elfordítottjához'', annak az előkészítő sávjában is lehetne használni "közönséges'' 17-edrendű bűvös négyzetet is, minden számát -nel emelve, hogy az -ös középszám helyére 995 jusson. |