Feladat: 629. matematika gyakorlat Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: nehéz
Megoldó(k):  Bellay Ágnes ,  Benczúr A. ,  Dobó F. ,  Endreffy Z. ,  Farkas Z. ,  Gálfi l. ,  Juhász Ildikó ,  Kerényi Ilona ,  Kóta J. ,  Lehel J. ,  Máté Eörs ,  Minkó B. ,  Nagy Angéla ,  Nováky B. ,  Opálény M. ,  Pellionisz A. ,  Pór A. ,  Raisz M. ,  Rédei Gy. ,  Sebestyén Zoltán ,  Simonovits M. ,  Sonnevend György ,  Szidarovszky Ágnes ,  Szidarovszky F. ,  Tasnády Mária ,  Vesztergombi Gy. ,  Zalán P. 
Füzet: 1961/február, 69 - 70. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Sokszög lefedések, Gyakorlat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1960/április: 629. matematika gyakorlat

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

Az idézett gyakorlatban a szabályos 10-szög lefedésére kétféle rombuszból összesen 10db-ot használtunk. Ezek belső szögeinek összege 3600. E szögekkel kell lefednünk a 10-szög valamennyi szögét, amelyeknek összege (10-2)180=1440, a fennmaradó 2160 pedig a belső csomópontok szögterét tölti ki. Minden csomóban az oda befutó rombusz csúcsoknál levő szögek összege 360, ugyanis lehetetlen, hogy egy beillesztett rombusz valamelyik csúcsa egy másik rombusz oldalára essék. Valóban, mivel egy a 10-szög C csúcsából kiinduló CB belső választóvonal mentén illeszkedő két rombusz C-ben csúccsal illeszkedik egymáshoz, azért az oldalak egyenlősége folytán B-ben is ez áll fenn. Így pedig folytatólag minden B belső csomópontra érvényes az állításunk. Eszerint bármelyik lefedésben pontosan 2160:360=6 belső csomópont keletkezik.
Legyen általában a szabályos n-szög lefedésére rendelkezésre álló rombuszaink száma r. Ezek belső szögeinek összege r360; az n-szög szögeié (n-2)180, tehát a belső csomópontok céljára (2r-n+2)180 lefedő szögtér marad fenn. Így a csomópontok száma

c=(2r-n+2)180360=r+1-n2,
és ez valóban csak a sokszög oldalainak számától és az adott rombuszok számától függ. (Ez nincs ellentmondásban a bizonyítandó állítással: ,, ... csak a sokszög oldalszámától függ'', mert csak a ,,megfelelő'', vagyis az adott számú rombuszt pontosan felhasználó lefedésekről van szó.) Esetünkben n=12, 14, 16-hoz r értéke rendre 15, 21, ill. 28 volt, tehát rendre c=10, 15, ill. 21. Ezek megegyeznek az 582. gyakorlat ábrájáról számlálással megállapítható eredményekkel.
Fenti eredményünkből a páratlan oldalszámú szabályos sokszög lefedésének lehetetlensége is kiolvasható. Bárhogyan választjuk ugyanis a rombuszokat, r minden esetre egész szám, viszont páratlan n esetén a kiszámított c érték nem egész.
 

Máté Eörs (Szeged, Radnóti M. Gimn. II. o. t.)
 

Megjegyzések. 1. Azt is látjuk, hogy a c oldalú szabályos 2k+1-szög nemcsak az adott szögek valamelyikével bíró rombuszokkal, hanem semmiféle c oldalú rombuszokkal nem fedhető le hézagtalanul és egyrétűen.
 

Sonnevend György (Celldömölk, Berzsenyi D. Gimn. II. o. t.)
 

2. A páratlan, n=2k+1 oldalú szabályos 2k+1 sokszög kívánt módon való lefedésének lehetetlen voltát abból is beláthatjuk, hogy az r számú lefedő rombusznak 4r oldala van; ezek közül az n-szög oldalaihoz illeszkedik n, a további 4r-n pedig a lefedés belső választóvonalai mentén páronként egymáshoz illeszkedik. Ez csak akkor lehetséges, ha 4r-n és vele n páros szám.
 

Sebestyén Zoltán (Celldömölk, Berzsenyi D. Gimn. II. o. t.)
 

3. Többen azt is állították, hogy a szabályos 2k+1-szög semmiféle négyszögekkel nem fedhető le. Ezt nem állíthatjuk, mert a lefedő négyszögek egyenlő oldalúságát felhasználtuk annak bizonyításában, hogy egy rombusz csúcsa nem eshet a lefedésnél egy másik rombusz oldalának a belsejébe.