Feladat: B.4199 Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: nehéz
Megoldó(k):  Bogár Blanka 
Füzet: 2010/március, 153 - 154. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Feladat, Ponthalmazok, Konstruktív megoldási módszer
Hivatkozás(ok):Feladatok: 2009/szeptember: B.4199

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

Megoldás. Feltehetjük, hogy A halmaz konvex burka egy C konvex sokszög, ellenkező esetben ugyanis A-nak egyáltalán nem létezik háromszögelése, tehát az állítás triviálisan teljesül.
Legyen C csúcsainak száma c, az A halmaz C belsejébe eső pontjainak száma b, az A halmaz C oldalaira eső pontjainak száma pedig a ‐ ez utóbbiba C csúcsait nem számoljuk bele. Számoljuk össze egy háromszögelésben az összes háromszögek szögeinek összegét; a szögeket aszerint csoportosítjuk, hogy a szög csúcsa a konvex burok belsejében, vagy annak határvonalán helyezkedik el. Az utóbbi csúcsokat is különböztessük meg egymástól úgy, hogy a konvex sokszög csúcsáról vagy valamely oldalának belső pontjáról van szó. Mivel a belső pontok körüli szögek a teljes lefedés miatt összesen pontonként 360-ot tesznek ki, a belső pontokban lévő szögek összege: b360. A burok határán, de nem a csúcsokban, vagyis C oldalainak belső pontjaiban a szögek összege pontonként 180, összesen a180. Végül a konvex sokszög csúcsainál kialakuló belső szögek összege: (c-2)180.
Tegyük fel, hogy valamely háromszögelésben h számú háromszög szerepel, ezek szögeinek összege h180. Ennek alapján:

h180=a180+b360+(c-2)180,
vagyis h=a+2b+c-2. A kapott kifejezésben a háromszögek száma csak a különböző típusú pontok számától függ, ezért bármely két háromszögelésben ugyanannyi a háromszögek száma.