«Квант» — научно-популярный физико-математический журнал (издаётся с 1970 года)

Задача М608

Условие задачи (1980, № 2) Задача М608 // Квант. — 1980. — № 2. — Стр. 34; 1980. — № 11. — Стр. 23—24.

На клетчатой бумаге (сторона клетки 1) нарисован $n$‍‍-угольник, все стороны которого лежат на линиях сетки и имеют нечётную длину.

  1. Докажите, что $n$‍‍ делится на 4.
  2. Докажите, что при $n=100$‍‍ площадь этого $n$‍‍-угольника обязательно нечётна. Выясните, какова чётность площади при других $n$‍.

М. Л. Концевич, ученик 10 класса


Решение задачи (1980, № 11) Задача М608 // Квант. — 1980. — № 2. — Стр. 34; 1980. — № 11. — Стр. 23—24.

а) Очевидно, у данного многоугольника горизонтальных сторон столько же, сколько вертикальных, потому что горизонтальные и вертикальные стороны чередуются. Значит, $n=2k$‍,‍ где $k$‍‍ — число вертикальных (или горизонтальных) сторон. Так же очевидно, что сумма длин вертикальных сторон чётна, поскольку в результате мы «спускаемся вниз» на столько же, на сколько «поднимаемся вверх». Но длина каждого отрезка нечётна; значит, вертикальных сторон — чётное число, т. е. $k=2m$‍.‍ Поэтому $n=4m$‍‍ делится на 4.

б) Введём систему координат так, чтобы оси $Ox$‍‍ и $Oy$‍‍ содержали самую нижнюю и самую левую сторону нашего $n$‍‍-угольника. Тогда координаты вершин нашего многоугольника будут равны $$ (a_1;b_1),~(a_2;b_1),~(a_2;b_2),~(a_3;b_2),~(a_3;b_3),~{\ldots},~ (a_{2m-1};b_{2m-1}),~(a_{2m};b_{2m-1}),~(a_{2m};b_{2m}),~(a_1;b_{2m}), $$ где $a_i$‍,$b_i$‍‍ — целые неотрицательные числа, причём все разности $a_{i+1}-a_i$‍,$b_{i+1}-b_i$‍($i=1$‍,‍ 2, $\ldots$‍,$2m$‍)‍ нечётны; здесь и ниже $a_{2m+1}=a_1$‍,$b_{2m+1}=b_1$‍.‍ Нетрудно выразить через эти координаты и площадь $S$‍‍ многоугольника, представив её как сумму и разность площадей прямоугольников $|a_{i+1}-a_i|\times b_i$‍:‍ $$ S=\left|\textstyle\sum\limits_{i=1}^{2m}{}(a_{i+1}-a_i)b_i\right|. $$

Поскольку все разности $a_{i+1}-a_i$‍‍ нечётны, сумма $S$‍‍ имеет ту же чётность, что и сумма $b_1+b_2+\ldots+b_{2m}$‍.‍ Чётности чисел $b_1$‍,$b_2$‍,$\ldots$‍,$b_{2m}$‍‍ чередуются (поскольку все разности $b_{i+1}-b_i$‍‍ нечётны), так что все $m$‍‍ сумм $b_1+b_2$‍,$b_3+b_4$‍,$\ldots$‍,$b_{2m-1}+b_{2m}$‍‍ нечётны. Итак, площадь $S$‍$n$‍‍-угольника нечётна при $m$‍‍ нечётном (в частности, 100-угольника при $m=25$‍)‍ и чётна при $m$‍‍ чётном.

Н. Б. Васильев, И. Н. Клумова


Метаданные Задача М608 // Квант. — 1980. — № 2. — Стр. 34; 1980. — № 11. — Стр. 23—24.

Предмет
Математика
Условие
Решение
,
Номера

1980. — № 2. — Стр.  [условие]

1980. — № 11. — Стр.  [решение]

Описание
Задача М608 // Квант. — 1980. — № 2. — Стр. 34; 1980. — № 11. — Стр. 23⁠—⁠24.
Ссылка
https://www.kvant.digital/problems/m608/