Feladat: B.4163 Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: nehéz
Megoldó(k):  Ágoston Péter ,  Ágoston Tamás ,  Beke Lilla ,  Blázsik Zoltán ,  Bodor Bertalan ,  Éles András ,  Énekes Péter ,  Fonyó Dávid ,  Frankl Nóra ,  Huszár Kristóf ,  Kiss Melinda Flóra ,  Korondi Zénó ,  Lenger Dániel ,  Mészáros András ,  Nagy Donát ,  Perjési Gábor ,  Somogyi Ákos ,  Varga László 
Füzet: 2009/október, 412 - 413. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Feladat, Oszthatóság, Térfogat, Indirekt bizonyítási mód
Hivatkozás(ok):Feladatok: 2009/március: B.4163

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

Megoldás. Vegyük az 5 cm-t egységnek. Tegyük fel, hogy egy téglatestet kiraktunk 1×2×4-es kis téglákból. Nyilván minden kis tégla élei párhuzamosak a téglatest éleivel.
Először megmutatjuk, hogy ha a téglatest mérete a×2b×4c, ahol a, b, c pozitív egészek, akkor az felépíthető kis téglákból. Készítsünk a db kis téglából bc db a×2×4 méretű téglatestet, ezekből b darabot helyezzünk egymás mellé úgy, hogy a 2 egység hoszú éleiket illesszük össze, majd ezt még (c-1)-szer ismételjük meg. Így c db a×2b×4 méretű téglatestet kapunk, amiket egymásra helyezve összeáll az a×2b×4c nagyságú téglatest.
Megmutatjuk, hogy más méretű téglatest nem építhető a kis téglákból. Mivel a kis téglák minden oldallapjának a területe páros, és a téglatest minden oldallapja ilyen téglalapokból van kirakva, a téglatest minden oldallapjának területe is páros. Tehát a téglatestnek nem lehet két páratlan hosszúságú nem párhuzamos éle. Ha megmutatjuk, hogy valamelyik él hossza 4-gyel is osztható, akkor készen vagyunk.
Tegyük fel, hogy ez nem igaz. Mivel mindegyik kis tégla térfogata 8, a téglatest térfogata is osztható 8-cal. Ez csak úgy lehet, ha mindhárom él hossza páros szám, vagyis az élek hossza 2d, 2e, 2f alakban írható alkalmas d, e, f páratlan számokkal. Bontsuk fel a téglatestet az éleivel párhuzamosan 2×2×2-es kockákra, majd ezeket a kockákat fessük sakktáblaszerűen fehérre és feketére úgy, hogy minden kocka csak vele ellentétes színű kockákkal érintkezzen lapban (lásd első borító). Ezután a def db 2×2×2-es kockát bontsuk tovább 1×1×1-es kis kockákra. Minden 1×2×4-es tégla két lapban szomszédos kockából tartalmaz 4-4 kis kockát, azaz minden tégla azonos számú fehér és fekete 1×1×1-es kis kockát tartalmaz. Vagyis a téglatest is azonos számú fehér és fekete 1×1×1-es kis kockát tartalmaz. Viszont a nagy kockák száma, def feltevésünk szerint páratlan, ezért a téglatestben nem egyezhet meg a fehér és a fekete kis kockák száma. Ez az ellentmondás igazolja állításunkat.