Feladat: 1514. matematika gyakorlat Korcsoport: 14-15 Nehézségi fok: -
Füzet: 1979/január, 13 - 14. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Kombinatorikus geometria síkban, Körök, Gyakorlat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1974/február: 1514. matematika gyakorlat

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

Tegyük fel, hogy három kört már lerajzoltunk, és ezek k részre osztották a síkot. Tekintsünk egy tetszőleges negyedik kört és tegyük fel, hogy ennek l darab közös pontja van az előzőekkel.
Ha l=0, akkora négy kör k+1, ha l>0, akkor legfeljebb k+l részre osztja a síkot. Az első állítás nyilvánvaló, a második pedig abból következik, hogy ha a negyedik körből egymás után elhagyjuk azokat az íveket, amelyek két egymás utáni metszéspont közé esnek, minden lépésben legfeljebb eggyel csökken a síkrészek száma (tudniillik az ív két oldalán levő síkrészek egybeolvadnak, de ezek nem feltétlenül különbözőek, mint azt az 1. ábra is mutatja, az AB^ elhagyása után CD^ elhagyása nem növel). Az ívek száma a negyedik körön pontosan annyi, mint a metszéspontok száma, vagyis l.

 

 
1. ábra

 

A negyedik kör legfeljebb 6 pontban metszi az előző hármat, három kör pedig legfeljebb 8 részre osztja a síkot, így négy kör legfeljebb 14 részt hozhat létre. Ez el is érhető, amint azt a 2. ábra mutatja.
 

 
2. ábra

 
Megjegyzés. Okoskodásunkból az is kitűnik, hogy n kör után az (n+1)-edik kör legfeljebb 2n új síkrészt hoz létre. Így ha a síkrészek maximális számát n kör esetén f(n) jelöli, akkor (mivel egy kör 2 részre osztja a síkot)
f(n)2+2+4+6+...+2(n-1)=n(n-1)+2.
Azt is be lehet látni, hogy f(n)=n(n-1)+2.