Feladat: F.2906 Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: nehéz
Megoldó(k):  Csörnyei Marianna ,  Szeidl Ádám 
Füzet: 1993/január, 16. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Lefedések, Ponthalmazok, Terület, felszín, Síkbeli ponthalmazok távolsága, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1992/április: F.2906

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

Vegyünk a feladatban szereplő 0,001 érték helyett d-t. Azt fogjuk megmutatni, hogy a síkidomok által lefedett terület biztosan kisebb, mint 13+0,7d. (Ebből már következik a feladat állítása.)
Legyen a négyzetben lévő síkidomok pontjainak a halmaza S. Legyen továbbá i a négyzet valamely oldalával párhuzamos d hosszúságú vektor, j pedig az i-nek +60-os elforgatottja. Az S halmaz i-vel való eltoltja legyen S', a j-vel való eltoltja pedig S''. Nyilván a három ponthalmaz egybevágó, tehát az általuk lefedett területek egyenlők. Tegyük fel, hogy S-nek van közös pontja valamelyik eltoltjával. Legyen egy ilyen pont P. Mivel P az egyik eltolással kapott halmaz eleme, ezért van olyan RS, amelyre PR=d, de ugyanakkor PS, tehát az S halmaz két pontjának távolsága d lenne, ami lehetetlen. Ezek szerint az S-nek nincs közös pontja egyik képhalmazzal sem.

 
 

Vizsgáljuk meg most azt, hogy a két eltolással kapott halmaznak van-e közös pontja. Tegyük fel, hogy van, és Q legyen egy ilyen pont. Ekkor valamely P és R pontokra P,RS,PQ=RQ=d és PQR=60. Ezért a PQR háromszög szabályos, amiért PR=d, ez azonban ismét ellentmondás. Azt kapjuk tehát, hogy az S,S' és ,S'' halmazok közül bármelyik kettő metszete üres.
Tekintsük ezután a három halmaz síkbeli elhelyezkedését. Mivel S az egységnégyzet részhalmaza, S' ill. S'' az egységnégyzet i-vel, illetve j-vel való eltoltjának részhalmazai. Ábránkon a három négyzet unióját tüntettük fel, amelynek területe T=1+d+d32<1+2,1d. Ha az S,S' és S'' diszjunkt és egyenlő területű, a halmazok területe külön-külön t, akkor 3tT, tehát t<13+0,7d. Ezzel az állítást igazoltuk.
 

 Szeidl Ádám (Miskolc, Földes Ferenc Gimn., II. o. t.)