Задача
Можно ли какой-нибудь выпуклый многоугольник разрезать на конечное число невыпуклых четырёхугольников?
Решение
Ответ:нет, нельзя. Предположим, что выпуклый многоугольникMразрезан на невыпуклые четырёхугольникиM1, ..., Mn. Каждому многоугольникуNпоставим в соответствие числоf(N), равное разности между суммой его внутренних углов, меньших 180o, и суммой углов, дополняющих до 360oего углы, большие 180o. Сравним числаA=f(M) иB=f(M1) +...+f(Mn). Рассмотрим для этого все точки, являющиеся вершинами четырёхугольниковM1, ..., Mn. Их можно разбить на четыре типа.
- Вершины многоугольникаM. Эти точки дают одинаковые вклады вAиB.
- Точки на сторонах многоугольникаMилиMi. Вклад каждой такой точки вBна 180oбольше, чем вA.
- Внутренние точки многоугольника, в которых сходятся углы четырёхугольников, меньшие 180o. Вклад каждой такой точки вBна 360oбольше, чем вA.
- Внутренние точки многоугольникаM, в которых сходятся углы четырёхугольников, причём один из них больше 180o. Такие точки дают нулевые вклады вAиB. В итоге получаемA≤B. С другой стороны,A> 0, аB= 0. НеравенствоA> 0 очевидно, а для доказательства равенстваB= 0 достаточно проверить, что еслиN— невыпуклый четырёхугольник, тоf(N) = 0. Пусть углыNравны α ≥ β ≥ γ ≥ δ. У любого невыпуклого четырёхугольника ровно один угол больше 180o, поэтомуf(N) = β + γ + δ − (360o− α) = α + β + γ + δ − 360o= 0o. Получено противоречие, поэтому выпуклый многоугольник нельзя разрезать на конечное число невыпуклых четырёхугольников.
Ответ
нет, нельзя.
Чтобы оставлять комментарии, войдите или зарегистрируйтесь
Комментариев нет