Todista, että tason koordinaatistoon ei voida piirtää tasasivuista kolmiota siten että kaikki kärjet ovat kokonaisluku koordinaateissa (eli molemmat koordinaatit kokonaislukuja).
Geometrisesti idea on melko yksinkertainen, mutta itse temppuilin laskujen kanssa monta tuntia (kirjaimellisesti). Noh, viimeiseltä se meni :D! Erityisesti sen että kuvaus (siinä tulee sellainen, että miten ne kärjet kuvataan, jos nyt tekee sellaisella yhdellä tavalla, joka on kyllä netistä helposti löydettävissä) aidosti pienentää sivujen pituuksia, noh ei nyt spoilata...
Myös yleisemmin: kaikille muille säännöllisille monikulmioille paitsi neliöille, joita kokonaisluku-hilasta kyllä löytyy (voisikin kysyä minkä sivuisia löytyy, tästä oli Numberphile-video hiljattain), niin siis mutta säännöllisiä 5-kulmioita, 6-kulmioita jne. ei löydy. Yli 6-kulmiolle geometrinen idea on vielä helpompi, mutta laskua en uskalla edes yrittää. Kuvastahan näkee, että se menee sinne sisälle ja on oltava näin pienempi, hmmm... ehkä sen voisi ilman laskujakin perustella.
No kuitenkin, sitten itse siihen tehtävään, jonka ajattelin tästä innoittuneena asettaa. Säännöllistä ei löydy, mutta kuinka lähelle päästään. Mitataan tätä kuinka lähelle säännöllinen laskemalla sivujen pituuksien neliöt (ei siis oteta neliöjuurta, siitä taitaa tulla vähän eri homma, jos neliöjuuret otetaan). Ja sitten lasketaan parittaiset erotukset näistä. Eli jos sivujen pituuksien neliöt ovat d1, d2 ja d3, niin kolmion poikkeama säännöllisestä on
|d2-d1| |d3-d1| |d3-d2|
Pienimmillään tämä poikkeama on hypoteesini mukaan 2. Eli ykköstäkään ei saada(?). Tehtätä on etsiä kaikki ratkaisut. Huomaa yksi kärki voidaan olettaa olevan origossa, joten ratkaisu on kaksi Z^2:n pistettä (a1, a2), (b1, b2). Tälläisen kuvan olen saanut tehtyä: https://aijaa.com/US91zw . Tuleekohan siitä joku Pellin yhtälö?
Melkein tasasivuinen kokonaislukukoordinaattinen kolmio
13
289
Vastaukset
Poikkeama ei tietenkään voi olla yksi sen takia, että jos yksi eroaa kahdesta toisesta, niin molemmasta erotukseta tulee vähintään yksi. Eli yhteensä ainakin 2.
Lähdin nyt vähän laskeskelemaan tuota. Senhän voi kirjoittaa yhtälöksi
(a^2 b^2-c^2-d^2)^2 (a^2 c^2-2bd-2ac)^2 (b^2 d^2-2bd-2ac)^2 = 2
Mutta tietenkin siinä on vain erilaisia yhtälöryhmiä, että kaksi noista summattavista on -1 ja yksi 0. Tarkastelin nyt vain tapausta, missä eka on 0 ja kaksi muuta 1. Se johti Pellin yhtälöön
(a-2b)^2 - 3b^2 = 1
joka osataan ratkaista. Perusratkaisu on (merk x=a-2b, y=b)
x=2
y = 1
ja loput saadaan tästä generoimalla, vaikka nyt lasketaan (2 sqrt(3))^n auki ja katsotaan kertoimet siitä. Näin saadaan ratkaisut (a,b):
(4,1), (15, 4), (56, 26),...
Välistä näyttää puuttuvan esim. ratkaisu (7, 4). Tuleekohan se toisesta tapauksesta. Siinä kävisi niin, että d^2 = a^2 1 ja c^2 = b^2 - 1, jos nyt oikein laskin. Ja saadaan
a^2 b^2 - 1 = 2a * sqrt(b^2-1) 2b * sqrt(a^2 1) - 1
voisi tietenkin korottaa puolittain toiseen, keskelle jää vielä sitten sqrt((a^2 1)(b^2)-1), ja sitten siirtää muut toiselle puolelle ja korottaa vielä kerran toiseen. Tuleekohan mitään siistiä?- Anonyymi
Pickin lauseen mukaan pinta-alan tulisi ola rationaalinen. Mutta tasasivuisen kokonaislukusivuisen kolmion pinta-ala on muotoa r*sqrt(3), missä r on rationaaliluku.
- Anonyymi
Ei kun eihän sivujen tarvitse olla rationaalisia. Täytyy miettiä uudelleen. Tuleekos alasta muotoa sqrt(3(a^2 b^2)) oleva lauseke, jolloin modulo 4:n avulla nähdään, että lauseke ei ole rationaalinen.
Jes, tuohan onkin kätevä tapa! Toimii myös useampikulmioille. Neliö on ainoa, jolle ala on rationaalinen (kun sivu on), sillä sin(2pi/n) ei ole rationaalinen, jos n>4 (tai toisten päin ajatellen: sin(2pi/n):n irrationaalisuus saadaan, kun tiedetään, että säännöllistä kokonaislukukulmiota ei löydy).
minkkilaukku kirjoitti:
Jes, tuohan onkin kätevä tapa! Toimii myös useampikulmioille. Neliö on ainoa, jolle ala on rationaalinen (kun sivu on), sillä sin(2pi/n) ei ole rationaalinen, jos n>4 (tai toisten päin ajatellen: sin(2pi/n):n irrationaalisuus saadaan, kun tiedetään, että säännöllistä kokonaislukukulmiota ei löydy).
Eikun taisin tuon käänteisin suunnan ajatella liian hätäisesti! Eihän se, että ala on rationaalinen vielä takaa, että kokonaislukupisteinen löytyy vai takaako(??)
Anonyymi kirjoitti:
Ei kun eihän sivujen tarvitse olla rationaalisia. Täytyy miettiä uudelleen. Tuleekos alasta muotoa sqrt(3(a^2 b^2)) oleva lauseke, jolloin modulo 4:n avulla nähdään, että lauseke ei ole rationaalinen.
Äh, haksahdin tähän itsekin...
Anonyymi kirjoitti:
Ei kun eihän sivujen tarvitse olla rationaalisia. Täytyy miettiä uudelleen. Tuleekos alasta muotoa sqrt(3(a^2 b^2)) oleva lauseke, jolloin modulo 4:n avulla nähdään, että lauseke ei ole rationaalinen.
Mutta siinä alan kaavassahan on r^2, joten kyllähän tuo taktiikka toimii sellaisenaan(?)
- Anonyymi
Olkoot kolmion kärjet (0,0), (a,b) ja (a, -b). Kaksi sivua ovat yhtä pitkät, pituus on sqrt(a^2 b^2).
Kolmannen sivun pituus on 2 b..
Jotta kolmio olisi tasasivuinen täytyy olla sqrt(a¨2 b^2) = 2 b eli a= sqrt(3) b.
Ei ole koknaislukuja a ja b jotka toteuttaisivat tämän ehdon.- Anonyymi
p.o. ... kokonaislukuja...
Tuo osoittaa, ettei ole sellaisia, joissa yksi sivu on koordinaattiakselin suuntainen. Entäpä esim. (0, 0), (3, 3), (4, -1) ?
Jos sen kiertää siten, että sivu on koordinaattiakselin suuntainen, niin se ei osu kokonaiskoordinaatteihin.
Eihän se tietenkään ole säännöllinen, mutta sivut ovat sqrt(17), sqrt(17) ja sqrt(18) eli se on tällainen "lähiosuma", joita tehtävän toisessa osassa metsästetään.
Jotenkin ne lähiosumat tuon neliöjuuri kolmosen approksimoinnista tulee. Pellin yhtälön x^2 -3y^2 = -1 ratkaisuthan ovat tällaisia neliöjuuri kolmosen hyviä approksimaation antavia x/y:itä. (Miinus ykköselle ratkaisuja ei kylläkään löydy.) Myös itse tuon yhtälön (eikä vain sijoituksen x = a-2b, jonka ensimmäisessä yrityksessäni löysin) ratkaisuistakin näyttäisi ainakin tuo ((7,4), (0,8)) tulevan. Minulla oli muuten virhe tuossa yo. yhtälössä: c^2 ja b^2 pitäisi olla kahdessa jälkimmäisessä palassa eri paloissa, mutta onnenkantamoisena sieltä löytyy sellaisia symmetrisiä ratkaisuja, joissa c=b, niin löysin ne ensimmäisessä ratkaisussani. Edelleen, jos vaaditaan että eka pala on 1, toka 1 ja kolmas 0, eli
a^2 b^2 = c^2 d^2 1
a^2 b^2 = 2ac 2bd 1
c^2 d^2 = 2ac 2bd
Jos nyt lisäksi helpotukseksi asetetaan c=0, niin d=2b ja saadaan itse asiassa juuri tuo Pellin yhtälö a^2 - 3b^2 = 1.
Mutta en ole varma löytyykö tässä kaikki ratkaisut.- Anonyymi
Anonyymi kirjoitti:
p.o. ... kokonaislukuja...
Tuo kommenttini oli vain pikku lisähuomautus asiaan eikä tietenkään ole mikään yleisen tehtävän ratkaisu kuten minkkilaukku huomauttikin.
- Anonyymi
"Olkoot kolmion kärjet (0,0), (a,b) ja (a, -b)."
MIksi tällainen rajoite? Voihan se kolmio olla missä asennossa tahansa.
Ketjusta on poistettu 0 sääntöjenvastaista viestiä.
Luetuimmat keskustelut
SDP palauttaa Suomen kansalle kulta-ajat
Hyvinvointivalto on pääosin SDP:n ja osin myös Maalaisliiton rakentama. Hyvinvointivaltion ylläpito edellyttää oikeude15413525Aamun Riikka: työttömyydessä lähestytään viime laman synkintä vaihetta
Nopeasti mentiiin upean Marinin hallituksen ennätystyöllisyydestä toiseen ääripäähän, kohti Suomen historian kurjimpia t749804Älkää vassarit kuvitelko, että Marinin kulta-ajat palaavat
Vaikka demarit voittaisivat seuraavat vaalit, se ei palauta Marinin taskut-täyteen-kelasta-aikaa takaisin, ei voi eikä h999172Suomen velka kasvoi ennätysvauhtia - Mäkynen repostelee
– Velka kasvoi eniten tilaston historiassa, Mäkynen kirjoittaa. – Vuoden 2025 toisella neljänneksellä selvästi eniten k218149Giorgia Meloni vs Riikka Purra
Kyllä Italian pääministeri on kauniimpi ja seksikkäämpi, kuin Suomen valtiovarainministeri Riikka Purra. Mitä jotkut näk406783Johtuuko vasemmistolaisten inho kristinuskoa kohtaan heidän islamin uskostaan?
Tätä jäin pohdiskelemaan.1506195Gallup, PS:lle JÄRISYTTÄVÄ nousu, SDP suurin laskija
https://yle.fi/a/74-20186114 PS kovaa vauhtia nousemassa ennen 2027 vaaleja suurimmaksi puolueeksi. Nyt mennään jo etua684297Ohhoh. Kokoomusvirkamiehen mukaan Suomessa ei ole työttömyyskriisiä
Kun kokoomuksen johtama hallitus epäonnistuu täydellisesti talouspolitiikassaan, niin aikaisemmin erittäin pahaksi määri243415Persut JYTKYTTÄÄ ylös, ohi kepun! +2,1 %
Persut palasi kolmen suurimman joukkoon ja on matkalla kohti kevään 2027 eduskuntavaalivoittoa. Sosialistit ovat syöksy392877En lähde armeijaan enkä siviilipalvelukseen
Maanantaina telkan uutisissa toistamiseen kerrottiin tästä luuserista, joka kärsii muka "masennuksesta", mutta nauraa rä3981285