Feladat: N.159 Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: nehéz
Megoldó(k):  Bérczi Gergely ,  Juhász András ,  Kun Gábor ,  Lippner Gábor ,  Lukács László ,  Pap Júlia ,  Végh A. László 
Füzet: 1998/május, 290 - 291. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Körülírt kör, Konvex sokszögek, Nehéz feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1998/január: N.159

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

Először tekintsük az n-szög egyik oldalát. Válasszuk ehhez a sokszög (egyik) olyan csúcsát, amelyből ez az oldal a legnagyobb szögben látszik. Ha az oldal végpontjait összekötjük ezzel a csúccsal, akkor egy megfelelő háromszöget kapunk.
Tegyük fel, hogy eljutottunk a háromszögek konstrukciójával egy ABC háromszögig úgy, hogy eddig minden háromszög ,,jó'', azaz egyik köré írt kör sem tartalmazza belsejében a sokszög semelyik csúcsát és az ABC háromszög AB oldalán túl még nincs kijelölve egyetlen háromszög sem. Most jelöljük ki az ABP háromszöget is, amire P az AB egyenes túloldalán van, és belőle AB a lehető legnagyobb szögben látszik. Az nyilvánvaló, hogy kABP nem tartalmaz ,,túloldali'' csúcsot. A C felőli oldalon sem tartalmaz csúcspontot, mert kABP-nek ez a része kABC belsejében van (hiszen a túloldali P kABC-n kívül van) és a kABC-ről feltettük, hogy jó.
Ezzel egy megfelelő háromszöggel bővítettük az ábrát. Amikor már nem lehet folytatni az eljárást, akkor a háromszögek lefedik az n-szöget. Az is világos, hogy n-3 átlót húztunk be, és ezek nem metszik egymást.

 Pap Júlia (Debrecen, Fazekas M. Gimn., III. o.t.)

 
Megjegyzések. 1. Végh A. László úgy adta meg a háromszögeket, hogy a köréírt köreik sugarainak összege minimális legyen.
2. Bérczi Gergely az ún. Voronoi-mozaik segítségével azt is belátta, hogy az állítás akkor is igaz, ha a pontok nem alkotnak konvex sokszöget, és a ,,háromszögelés'' lényegében egyértelmű. (Azaz ha pl. nincs négy pont egy körön, akkor egyértelmű.)
A Voronoi-mozaik a következő: adott a sík n pontja, minden ponthoz rendeljük hozzá az n pont közül a legközelebbit. Így n tartományra esik szét a sík, mind az n ponthoz tartozik egy-egy.
Két pontot akkor kössünk össze, ha szomszédos tartományban fekszenek. Így már majdnem felbontottuk háromszögekre a pontok konvex burkát: ha maradt több csúcsú sokszög, akkor az a P1P2P5P4 húrnégyszöghöz hasonlóan helyezkedik el. Az ilyen húrsokszögeket tetszőlegesen felbonthatjuk.