Feladat: 1224. matematika feladat Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Dobó Ferenc ,  Fejéregyházi Sándor ,  Folly Gábor ,  Földes Antónia ,  Hermann I. ,  Komor Tamás ,  Kovács L. ,  Lakó Ferenc ,  Lehel Jenő ,  Lovász László ,  Makai Endre ,  Markó J. ,  Mészáros György ,  Nagy Péter Tibor ,  Nárai György ,  Papp M. ,  Pelikán József ,  Somos P. ,  Somos Péter ,  Székely G. ,  Székely Gábor ,  Szilágyi Tibor ,  Szilágyi Tivadar ,  Tamás Endre ,  Veres Ferenc 
Füzet: 1963/december, 202 - 203. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Kombinatorikus geometria síkban, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1963/január: 1224. matematika feladat

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

I. megoldás. Szorítkozzunk eleve az n4 esetre. A szomszédos osztópontok távolságát válasszuk egységnek. A kezdőponttól indulva az egymás utáni kiragadott pontok távolsága a megelőzőtől legyen sorra x1, x2, ..., xn. Ezek összege n(n+1)/2. Ha van köztük két egyenlő, akkor az állítás igaz, feltehetjük tehát, hogy mind különbözők. Ekkor összegük legalább 1+2+...+n=n(n+1)/2, ami éppen megegyezik a pontsor hosszával, tehát x1, x2, ..., xn, az 1, 2, ..., n értékekkel egyenlő valamilyen sorrendben.
Ha a második szomszéd pontok távolságai közt is előfordul ezeknek az értékeknek valamelyike, akkor ismét teljesül a feladat állítása; feltehetjük tehát, hogy ezek a távolságok n-nél nagyobbak és különbözők. Ekkor az 1 egységnyi szakasznak csak egy szomszédja lehet, az n hosszúságú, tehát az egyik szélső szakasz egységnyi, és ettől a széltől a második pont n+1 távolságra van. Ekkor azonban a 2 egységnyi távolságnak is egyetlen szomszédja az n egységnyi lehet, mert a többivel n+1 hosszúságú, vagy annál kisebb szakaszt ad, és ilyenek már vannak. Így azonban legfeljebb 3 szakasz szerepelhet, holott feltettük, hogy n, ami a szakaszok számát is adja, legalább 4. Ellentmondásra jutottunk, kell tehát, hogy a feladat állítása helyes legyen.

 

II. megoldás. Jelöljük az (n2+n)/2=N részre osztott szakasz végpontjait A, B-vel. Az n+1 kiragadott pont által kifeszített szakaszok száma is N, mert az egyik végpontot n+1-féleképpen választhatjuk, a másikat a maradó n pont közül n-féleképpen, az így adódó (n+1)n megválasztásban azonban minden szakasz kétszer szerepel, ti. a végpontok megcserélésével. Így csak akkor lehet minden szakasz különböző, ha 1-től N-ig minden érték fellép, mint szakasz hossza.
 
 

N hosszúságú maga az AB szakasz. N-1 hosszúságú szakaszt csak az egyik végponttól ‐ jelöljük ezt A-val ‐ a másik előtti C osztópontig jelölhetünk ki. Most már az N-2 hosszúság kijelölését nem kezdhetjük A-tól, mert akkor a C előtti osztópontot is ki kellene választanunk, és így két db egységnyi szakasz adódna, sem ugyanilyen okból az A melletti osztóponttól, így csak az A utáni második D osztóponttól B-ig terjedő szakasz lehet a kiválasztott N-2 hosszúságú szakasz. Ezzel egyszersmind ki van jelölve egy N-3 hosszúságú szakasz is: CD és egy 2 hosszúságú: AD.
Nem választható most már ki a D-t követő első két osztópont, sem a C-t megelőző kettő, így a kiválasztott N-4 hosszúságú szakasz csak az A-tól a B előtti negyedik osztópontig, E-ig terjedő szakasz lehet, a többi N-4 hosszúságú szakasznak legalább az egyik végpontja nem kiválasztható. Az E kiválasztásával létrejött többi szakasz hossza: DE=N-6, EC=3, EB=4. Így nem kiválasztható a D-t követően két további pont és az E-t megelőző négy osztópont sem. Ezzel azonban minden az osztópontok közti N-5 hosszúságú szakasznak legalább egyik végpontját kizártuk. Eszerint a kívánt kiválasztás legfeljebb akkor lehetséges, ha N-5 szerepel a már kijelölt 1, 2, 3, 4 hosszúságok közt: N-54, N9. Mivel n=4-re már N=10, így n3 kell legyen a feladat állításának megfelelően.
 
 Lakó Ferenc (Budapest, Rákóczi F. g. III. o. t.)