Translate Whole Page to Read and Solve

Τρίτη 16 Σεπτεμβρίου 2014

Περιττό τετράπλευρο

Μπορείτε να βρείτε ένα τετράπλευρο στο οποίο οι αποστάσεις μεταξύ των κορυφών του να είναι ανά δύο περιττοί ακέραιοι;
Δώστε τις συντεταγμένες των κορυφών ή τις αποστάσεις από κορυφή σε κορυφή σε ένα τέτοιο τετράπλευρο, ή αποδείξτε πως τέτοιο τετράπλευρο δεν υπάρχει.

5 σχόλια:

  1. Σε αυτή τη σελίδα ,μπορεί κάποιος να βρει έναν τύπο που είναι χρήσιμος...
    http://mathworld.wolfram.com/Quadrilateral.html

    ΑπάντησηΔιαγραφή
  2. Νομίζω πως δεν υπάρχει τέτοιο τετράπλευρο και ένας τρόπος να το δείξουμε είναι με χρήση αριθμητικής υπολοίπων σε διαιρέσεις πραγματικών με ακέραιους.
    Αν υποθέσουμε ότι και τα 6 μήκη (πλευρές, διαγώνιοι) του τετραπλεύρου είναι περιττοί ακέραιοι, τότε και τα αντίστοιχα τετράγωνά τους πρέπει να αφήνουν υπόλοιπο 1 στη διαίρεση με το 4. Αν λοιπόν, χωρίς βλάβη της γενικότητας, οι συντεταγμένες των 4 κορυφών σε ένα καρτεσιανό σύστημα είναι (0,0), (α,0), (χ,ψ), (ζ,ω), θα πρέπει να ισχύουν τα εξής (όλες οι παρακάτω ισότητες αναφέρονται σε βάση mod4):

    α^2 = 1 (1)
    χ^2 + ψ^2 = 1 (2)
    ζ^2 + ω^2 = 1 (3)
    (χ-α)^2 + ψ^2 = 1 (4)
    (ζ-α)^2 + ω^2 = 1 (5)
    (χ-ζ)^2 + (ψ-ω)^2 = 1 (6)

    Επομένως:
    (2)-(4) κ.μ.: 2αχ – α^2 = 0 ==> χ = α/2 ==>
    χ^2 =α^2/4
    (3)-(5) κ.μ.: 2αζ – α^2 = 0 ==> ζ = α/2 ==>
    ζ^2 =α^2/4
    Επίσης: χ-ζ = α/2–α/2 =0
    Από τη (2): ψ^2 = 1-α^2/4
    Από την (3): ω^2 = 1-α^2/4
    Από την (6): (ψ-ω)^2 = 1
    Επίσης: ψ^2 - ω^2 = 0 ==> (ψ^2 - ω^2)^2 = 0 (Α)

    Ταυτόχρονα όμως:
    (ψ+ω)^2 = 2ψ^2 + 2ω^2 – (ψ-ω)^2 = (2-α^2/2) + (2-α^2/2) – 1 = 3-α^2 = 2
    οπότε: (ψ^2 - ω^2)^2 = (ψ+ω)^2*(ψ-ω)^2 = 2*1 = 2 (Β)

    Οι (Α) και (Β) αντιφάσκουν και η υπόθεση οδηγήθηκε σε άτοπο.

    ΑπάντησηΔιαγραφή
  3. Σωστά Θανάση. Πολύ ωραία απόδειξη!
    Μια πιο "ετοιματζίδικη", βασισμένη στο λινκ του Wolphram που έδωσα είναι η εξής:
    H γνωστή ορίζουσα Caley-Menger για τυχαίο τετράεδρο αν εξισωθεί με το 0 (ένα τετράπλευρο είναι ένα εκφυλισμένο τετράεδρο. Με όγκο V =0 δηλαδή) δίνει τον τύπο του Weinberg που υπάρχει εκεί έτοιμος για τις 6 αποστάσεις:
    $0=d_{12} ^{4}d_{34} ^{2}+d_{13} ^{4}d_{24} ^{2}+ \cdots -d_{32} ^{2}d_{21} ^{2}d_{14} ^{2}$
    Όλα τα μέλη δεξιά είναι γινόμενα τετραγώνων περιττών. Όλα τα τετράγωνα ποεριττών είναι $1mod(4)$ (ή 1mod 8).
    Το δεξί μέλος της εξίσωσης δίνει τελικά $-2mod4$ (ή ισοδύναμα$2mod4$ ) διάφορο του 0. Άρα δεν μπορεί οι 6 αποστάσεις να είναι όλες περιττές.
    Εξυπακούεται πως ούτε συνευθειακά μπορεί να είναι 3 σημεία, καθώς η διαφορά δύο περιττών αριθμών είναι άρτιος.

    ΑπάντησηΔιαγραφή
  4. Γιώργη, ευχαριστώ! Η δική σου απόδειξη ομολογουμένως, με δεδομένο τον τύπο του Weinberg, καταλήγει πολύ πιο γρήγορα και ξεκούραστα στο άτοπο. Αλλά, η δική μου, αν και κάπως πιο κουραστική, οφείλεις να συμφωνήσεις ότι βασίζεται σε καθαρή σκέψη (άντε και λίγο Π.Θ.), που δε ρυπαίνει το περιβάλλον με αχρείαστα από μνήμης μαθηματικά :-). Ωραίο θέμα, σε κάθε περίπτωση!

    ΑπάντησηΔιαγραφή
    Απαντήσεις
    1. Φυσικά συμφωνώ πως η δική σου είναι μια πι-εμ-πί(PMP) "πράσινη" προσέγγιση. ("πράσινη" meaning environmentally friendly and not green horses. :-) )

      Διαγραφή