logowanie


matematyka » zadania » zbiór zadań » rozwiązanie zadania

Zbiór zadań, (zadania różne)

Zadanie 309

Wielobokiem nazywamy łamaną zamkniętą, łącznie ze wszystkimi obszarami ograniczonymi, stanowiącymi składowe uzupełnienia tej łamanej do płaszczyzny. Punkty przecięcia nie sąsiadujących ze sobą boków w wieloboku (o ile takie istnieją) nazywamy punktami wielokrotnymi.
pięciobok
Na rysunku powyżej jest pięć pięcioboków o liczbie punktów podwójnych odpowiednio $0, 1, 2, 3, 5$, i są to wszystkie możliwości, nie istnieje pięciobok o czterech punktach podwójnych. Dla pięcioboku największa możliwa liczba punktów podwójnych wynosi $5$.

Zadanie: Jaka jest największa możliwa liczba punktów podwójnych w dziesięcioboku?


Rozwiązanie

Najwięcej punktów podwójnych mógłby mieć $n$-bok, w którym każdy bok przecinałby wszystkie nie sąsiadujące z nim boki, których jest $n-3$.
Jeśli na każdym boku wieloboku będzie $n-3$ punktów podwójnych to każdy punkt liczony jest dwukrotnie, raz jako leżący na jednym z przecinających się dwóch boków, drugi raz jako leżący na drugim. Różnych punktów podwójnych będzie więc $\frac{n(n-3)}{2}$ i to jest największa, teoretycznie możliwa ich liczba.
Ale z faktu wyznaczenia największej teoretycznie możliwej liczby punktów podwójnych w wieloboku nie wynika ani to, że istnieją takie wieloboki, ani to, że istnieją $n$-boki mogące zawierać dowolną liczbę punktów podwójnych od $0$ do $\frac{n(n-3)}{2}$.
Okazuje się, że zależy to od parzystości liczby boków wieloboku. W przypadku nieparzystej liczby boków $n$ istnieją wieloboki, dla których liczby punktów podwójnych są równe kolejnym liczbom całkowitym od $0$ do ich liczby maksymalnej, czyli $\frac{n(n-3)}{2}$, za wyjątkiem przedostatniego wyrazu tego ciągu.
W przypadku parzystej liczby boków $n$ istnieją wieloboki, dla których liczby punktów podwójnych są równe kolejnym liczbom całkowitym od $0$ do maksymalnej ich liczby, która w tym przypadku wynosi $\frac{n(n-4)}{2} + 1$.

Dla $n = 10$ istnieje najwięcej $31$ punktów podwójnych.


powrót do zbioru zadań | wersja do druku << poprzednie zadanie następne zadanie >>





© 2023 math.edu.pl      kontakt