整数和矩形

当一个问题可以被归类为数学的一个共同分支:几何、代数、微积分时,这是一个令人满意的特征。分类问题可以包含在教科书中,并在课堂上进行讨论。课程开发人员会知道学生什么时候准备好解决这些问题。

有些问题,其中许多是有启发性和令人兴奋的,难以分类。1987年斯坦·瓦贡在中美国数学月刊(同样,在[自行车往哪边走了?, #14].

每当矩形被矩形平铺时,每个矩形都至少有一个整数边,则环境矩形至少有一条整数边。

是几何、代数、算术吗。。。?Wagon给出了14个基本不同的证明范围从基本对于那些使用积分的人,图论,或斯珀纳引理.

下面的小程序通过以下方式帮助理解问题及其解决方案(显然是#15)彼得·温克勒.

假设一个大矩形用小矩形平铺,每个小矩形都有一个整数边。在小程序中,具有整数宽度的为绿色,具有整数高度的为红色:分别为H和V平铺。如果两个维度都是整数,则颜色分配是任意的,可以通过在矩形上单击两次进行更改。(单击两次与双击不同。)

小程序允许添加或删除矩形,一次选择一个矩形,并更改所选矩形的尺寸。所有矩形都可以拖动。

启动配置来自温克勒的书因此,H块是绿色的,V块是红色的。因此,大矩形被分为两个区域:绿色和红色,我们将对其稍作修改。证明的要点是用相反颜色的窄条装饰瓷砖。条带沿整数边绘制。为了进行证明,想象标准的x轴和y轴,并假设大矩形位于第一象限,左下角位于原点。然后是两者之一:要么在绿色区域内有一条路径(曲线)连接大矩形的左右边缘,要么在红色区域内有一条路径(曲线)连接其上下边缘。

为什么?此声明的证明与用于建立财产Hex游戏。事实上,这两个证明的相似性把我弄糊涂了,所以我需要帮助来掌握温克勒的证明。彼得亲切地握住我的手,耐心地解释了两者之间的区别。不同的是,在本例中,我们所追求的路径只是一条线——一条曲线,它可能会跨越小矩形的边界,甚至在它们的角上。

如果环境矩形的左边缘完全为红色,则完成操作。否则,考虑邻接矩形左边缘的最大绿色区域。这里所说的区域是指所有至少共享一个点的绿色矩形的并集。如果这一地区一直延伸到右边界,我们就又完成了。否则,它的边界由一个从上到下延伸的红色区域共享。(与十六进制游戏不同,可能有两种路径。)

查看校样工作原理的最佳方法是选中“装饰”框,然后取消选中“显示边框”框。


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整数和矩形


如果applet不运行怎么办?

但我们该如何处理这条路呢?一条完全位于绿色矩形中的路径,可能矩形的角在整数点处穿过垂直边。红色矩形内的一个以整数点穿过水平边。因此,要么从整数边引出到整数边。所以证明是完整的。

现在,在矩形的两侧引入这些条带的目的是什么?它们的主要作用是防止不需要的路径,例如,从环境矩形的底部到顶部的绿色区域内的路径。

(我们还讨论了这个问题的另外两个解决方案。一个是完全基本的,另一个使用数学归纳法.)

工具书类

  1. J.Konhauser、D.Velleman、S.Wagon、,自行车往哪边走了?,MAA,1996年
  2. S.货车,平铺矩形结果的十四种证明,美国数学月刊,第94卷,第7期(1987年8月至9月),601-617。
  3. P.Winkler,数学难题:鉴赏家的收藏,A K Peters,2004年,第6-7页

整数矩形

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