Feladat: F.2761 Korcsoport: 18- Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Harcos Gergely 
Füzet: 1990/április, 157. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Síkra vonatkozó tükrözés, Kombinatorikus geometria térben, Konstruktív megoldási módszer, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1989/október: F.2761

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

A feladat kérdésére nemleges választ kell adnunk. Bebizonyítjuk ugyanis, hogy tetszőleges 4-nél nagyobb egész n esetén létezik olyan n csúcsú konvex test, amelynek csúcsaira a -1, +1 számok valamelyikét írva, az egy csúcsba futó élek másik végpontjához írt számok szorzata minden csúcs esetén -1 lesz.
Legyen először n páros. Tekintsünk egy olyan gúlát, amelynek alapja n-1 oldalú szabályos sokszög, és írjunk minden csúcsra -1-et. Ilyen test n-12 miatt biztosan létezik. Az egy csúcsba futó élek másik végpontjához írt számok szorzata minden csúcsra -1 lesz, hiszen az alap mindegyik csúcsába 3 él fut be, az alappal szemközti csúcsba pedig n-1, ami páratlan.
Legyen ezután n páratlan. Vegyünk most egy olyan gúlát, amelynek alapja n-2 oldalú szabályos sokszög, és tükrözzük ezt a gúlát az alaplapjára. Legyen az alappal szemközti csúcs A, a tükörképe B. Világos, hogy a gúla és tükörképe együtt egy n csúcsú konvex test, és n5 miatt létezik ilyen test. Írjunk a B csúcsra +1-et, az összes többi csúcsra pedig -1-et. Az n-2 oldalú sokszög bármelyik csúcsába 4 él fut be, amelyek közül egynek a másik végpontjánál +1 van, a többi 3 él másik végpontjánál pedig -1. Az A és B pontok mindegyikébe n-2 él fut be, és ezeknek az éleknek a másik végpontjánál -1 van. Ezért a kérdéses szorzat minden csúcsra most is -1. Ezt akartuk bizonyítani.

 

Harcos Gergely (Bp., Apáczai Csere J. Gyak. Gimn., III. o. t.)