Feladat: Gy.3243 Korcsoport: 14-15 Nehézségi fok: könnyű
Megoldó(k):  Deli Lajos ,  Ta Vinh Thong 
Füzet: 1999/október, 404 - 405. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Kombinatorikus geometria, Egyenes, Gyakorlat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1998/december: Gy.3243

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

Vizsgáljuk meg először, hogy n egyenes maximálisan hány részre osztja fel a síkot. Az ábra első két egyenesével 2+2 tartomány keletkezik. Könnyen látható, hogy minden további egyenes akkor hozza létre a legtöbb új síkrészt, ha a már korábban felvett egyenesek egyikével sem párhuzamos, és nem megy át két megelőzően felvett egyenes metszéspontján. Ennek megfelelően pl. a negyedik egyenes az első három mindegyikét más-más pontban metszi, és a három ,,új'' metszéspont ezt az egyenest az a, b, c, d szakaszokra bontja. A négy intervallumnak megfelelően négy ,,új'' síkrész jön létre. Ugyanígy beláthatjuk, hogy az n-edik egyenest fölvéve legfeljebb n ,,új'' síkrész keletkezik. Ezért n egyenes legfeljebb N=2+2+3+...+n részre osztja a síkot.
Ismeretes, hogy 1+2+3+...+n=n(n+1)2, így

N=1+n(n+1)2.(1)
Az (1) képletből n=44 esetén N=991, tehát 44 egyenes még kevés.
Megmutatjuk, hogy 45 egyenessel az 1000 részre osztás lehetséges. Mivel (1)-ből n=45-re 1000-nél nagyobb szám adódik, egy ponton át 2-nél több egyenest próbálunk felvenni. Vegyünk föl 10, egy ponton átmenő egyenest; ezek 20 részre osztják a síkot. A tizenegyedik és minden további egyenest úgy vesszük föl, hogy ne menjen át semelyik korábban létrejött metszésponton, és ne legyen párhuzamos egyik korábban felvett egyenessel sem. Így a tizenegyedik egyenes 11, a tizenkettedik 12, ..., a negyvenötödik 45 ,,új'' síkrészt hoz létre. A síkrészek száma ezzel
20+11+12+...+45=1000.

 Deli Lajos (Hajdúszoboszló, Hőgyes E. Gimn., 10. o.t.)
 
 Ta Vinh Thong (Fazekas M. Főv. Gyak. Gimn., 9. o.t.)

 
Megjegyzések. 1. A megoldásban nyilvánvalónak vettük, bár indoklásra szorulna, hogy az n-edik egyenes felvehető úgy, hogy mindegyik korábban megrajzolt egyenest messe, és egyikkel se legyen párhuzamos.
2. Az (1) képletet a megoldók többsége teljes indukcióval igazolta.