Feladat: B.4254 Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: nehéz
Megoldó(k):  Ágoston Tamás ,  Bunth Gergely ,  Csizmadia Luca ,  Éles András ,  Janzer Olivér ,  Karl Erik Holter ,  Keresztfalvi Tibor ,  Nagy Miklós ,  Perjési Gábor ,  Réti Dávid ,  Szabó Attila ,  Varga Vajk ,  Vuchetich Bálint 
Füzet: 2011/január, 21. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Feladat, Pont körüli forgatás, Szabályos sokszögek geometriája, Függvények
Hivatkozás(ok):Feladatok: 2010/március: B.4254

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

Megoldás. Nem létezik. Tegyük föl, hogy f olyan függvény a síkon, amelynek bármely szabályos ötszög csúcsain fölvett értékeit összeadva mindig nullát kapunk. Megmutatjuk, hogy f értéke a sík tetszőleges P pontjában nulla. Vegyünk fel ehhez a síkon egy olyan szabályos PA0B0C0D0 ötszöget, amelynek egyik csúcsa P. Forgassuk el ezt az ötszöget P körül pozitív irányban 72, 272, 372, illetve 472 fokkal; az így kapott (az eredetivel egybevágó) szabályos ötszögek csúcsai (az eredetivel egyező körüljárás szerint) P, Ai, Bi, Ci, Di (i=1,2,3,4-re). Az f függvényre tett feltevés szerint f(P)+f(Ai)+f(Bi)+f(Ci)+f(Di)=0 az i mindegyik értékére, így nyilván

0=i=04f(P)+f(Ai)+f(Bi)+f(Ci)+f(Di)==5f(P)+i=04f(Ai)+i=04f(Bi)+i=04f(Ci)+i=04f(Di).
Azonban például az A0A1A2A3A4 ötszög is szabályos, hiszen csúcsai egyenlő távolságra vannak P-től, és az Ai csúcsot P körül 72 fokkal elforgatva az Ai+1 csúcsot kapjuk. Így i=04f(Ai) nulla, és ugyanezért a i=04f(Bi), i=04f(Ci), i=04f(Di) összegek is eltűnnek. A fentiek szerint ebből 5f(P)=0, azaz valóban f(P)=0 következik. A feltételnek tehát csak az azonosan nulla függvény tesz eleget.