Назад
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.

  1. Вершины многоугольникаM. Эти точки дают одинаковые вклады вAиB.
  2. Точки на сторонах многоугольникаMилиMi. Вклад каждой такой точки вBна 180oбольше, чем вA.
  3. Внутренние точки многоугольника, в которых сходятся углы четырёхугольников, меньшие 180o. Вклад каждой такой точки вBна 360oбольше, чем вA.
  4. Внутренние точки многоугольникаM, в которых сходятся углы четырёхугольников, причём один из них больше 180o. Такие точки дают нулевые вклады вAиB. В итоге получаемAB. 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