|
Feladat: |
F.2611 |
Korcsoport: 16-17 |
Nehézségi fok: nehéz |
Megoldó(k): |
Angeli Edit , Balogh Ágnes , Beke Tibor , Benczúr András , Bereczky Áron , Cynolter Gábor , Dienes János , Drasny Gábor , Eckert Bálint , Fülöp Gábor , Gács András , Grallert Krisztina , Grallert Marianna , Gyuris Viktor , Hajdú Gábor , Hajnal Zoltán , Jalsovszky Pál , Kádas Krisztina , Kántor András , Keleti Tamás , Kincses Zoltán , Klug Róbert , Ledeczky Gábor , Lipták László , Madarász Péter , Madas Pál , Majoros László , Máté Nóra , Mátrai Katalin , Morva Pál , Németh Endre , Paál Balázs , Pál Gábor , Rimányi Richárd , Semsey Barna , Szabó 484 Péter , Szabó 522 Beáta , Szabó 668 Tamás , Szabó Gábor , Szalay György , Szederkényi Judit , Szegedi Nóra , Takács Attila , Tasnádi Tamás , Tavaszi Gábor , Tornyi Lajos , Varga 214 Gábor , Vargay Péter , Veres Endre , Wiandt Tamás , Zaránd Gergely |
Füzet: |
1987/szeptember,
256 - 258. oldal |
PDF | MathML |
Témakör(ök): |
Poliéderek egybevágósága, Téglatest, Kombinatorikus geometria térben, Tér parkettázás, Feladat |
Hivatkozás(ok): | Feladatok: 1986/december: F.2611 |
|
A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre. I. megoldás. Legyenek a láda élei , és . Ahhoz, hogy a láda ,,párhuzamosan'' elhelyezett téglákkal is megtölthető legyen, szükséges, hogy az élek egyike -gyel, egy másik él pedig -vel legyen osztható. Bebizonyítjuk, hogy ha ez a feltétel nem teljesül, akkor a láda egyáltalán nem tölthető ki olyan egybevágó téglákkal, amelyek éleinek aránya . Válasszuk egységnek a téglák legrövidebb élét. Ekkor egy tégla köbtartalma térfogategység, ezért csak olyan láda tölthető meg a téglákkal, amelynek térfogata osztható -cal. Ha most -re nem teljesül a fenti feltétel, akkor a következő két eset lehetséges: 1. egy él osztható -cal, a többi pedig páratlan; 2. mindhárom él mérőszáma páros, de egyikük sem osztható -gyel.
Megmutatjuk, hogy ebben a két esetben a láda nem tölthető meg téglákkal. Az 1. esetben legyen a -cal osztható él . Ekkor az -ra merőleges ládalap területe, páratlan. Mivel egy tégla lapjai illetve , tehát páros egység területűek, a területű ládalap nem rakható ki ilyenekkel, így ebben az esetben a láda sem tölthető meg a téglákkal. A 2. esetben egyaránt páratlan. Osszuk fel a ládát a lapjaival párhuzamos síkokkal egység élű kockára. A kockák száma , tehát páratlan. Színezzük ki a kockákat sakktáblaszerűen, vagyis úgy, hogy két közös lapú kocka egyike világos, a másika pedig sötét legyen. Azt állítjuk, hogy a kitöltésben részt vevő bármely téglának ugyanakkora térfogatú része helyezkedik el világos kockákban, mint sötétekben. Ha ugyanis a szóban forgó téglát kettévágjuk a leghosszabb éleit felező síkkal, és az egyik féltéglát a másik helyére toljuk, akkor mindenütt ellentétes színű részek kerülnek egymás helyére, hiszen az élekkel párhuzamos egység hosszúságú eltolás minden kockát szomszédos, tehát más színű kockába visz. Ha tehát a láda megtölthető téglákkal, akkor a világos és sötét színű kockák száma egyenlő, számuk tehát összesen páros. A 2. esetben ez nem teljesül, így ekkor sem létezhet a láda kitöltése. A bizonyítást ezzel befejeztük. II. megoldás. Tekintsünk egy olyan élű ládát, amely megtölthető az adott típusú téglákkal. Válasszuk hosszegységnek a legrövidebb téglaélt. Azt kell bebizonyítanunk, hogy az mérőszámok között van egy -gyel osztható, és egy másik, ami páros. Az szorzatok mind párosak, mert mindegyikük egy-egy ládalap területe, és a láda megtöltésekor minden ládalapot , illetve , tehát páros területű téglalapok borítanak be. Az számok közül így legalább kettő páros. Ha van közöttük páratlan, akkor a két páros egyike -gyel is osztható lesz, hiszen osztható -cal. Ebben az esetben tehát a láda valóban megtölthető ,,párhuzamosan'' elhelyezett téglákkal. Az az eset maradt még hátra, amikor és mindegyike páros. Elegendő lenne azt megmutatnunk, hogy ekkor szorzatuk osztható -tal is, hiszen így egyikük biztosan osztható -gyel. Vágjuk fel a ládát egységkockákra. Minden ilyen kockához rendeljünk három ,,koordinátát'', amelyek megmutatják, hogy három, egy csúcsban találkozó ládalappal párhuzamos rétegek közül e ládalapoktól számítva hányadikban van az adott kocka. Számoljuk ki a ládát alkotó kockák ,,koordinátáinak'' az összegét. Az élek meghatározta ládalappal párhuzamos minden egyes rétegben darab kocka van, ezért az élek síkjától számított koordináták összege | | A többi koordinátát hasonlóan összegezve kapjuk, hogy a kockák koordinátáinak összege: | |
Tekintsük most a megtöltött láda egy tégláját. Ez nyolc kockából áll, amelyek közül az egyik sarokkocka koordinátái a legkisebbek. Ha ezeknek a koordinátáknak az összege , akkor a téglát alkotó nyolc kocka koordinátáinak összege , ugyanis a nyolc kocka koordinátaösszege rendre értékkel haladja meg a összeget. Egy-egy téglában tehát a kockák teljes koordinátaösszege osztható -cal, ezért ugyanez a ládát kitöltő kockák teljes koordinátaösszegére is fennáll, ami a fentebb fölírt kifejezés. Minthogy most páros számok, pedig páratlan, ezért valóban osztható -tal, és így most is van az élek között -gyel osztható. |
|