сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word

Из n пра­виль­ных ше­сти­уголь­ни­ков со сто­ро­ной 1 сде­ла­ли мно­го­уголь­ник на плос­ко­сти, скле­и­вая ше­сти­уголь­ни­ки по сто­ро­нам. Любые два ше­сти­уголь­ни­ка либо имеют ровно одну общую сто­ро­ну, либо во­об­ще не имеют общих точек. Внут­ри мно­го­уголь­ни­ка нет дыр. При этом у каж­до­го ше­сти­уголь­ни­ка хотя бы одна сто­ро­на лежит на гра­ни­це мно­го­уголь­ни­ка. Какой наи­мень­ший пе­ри­метр может иметь мно­го­уголь­ник при дан­ных усло­ви­ях?

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Легко по­нять, что если точка яв­ля­ет­ся кон­цом для хотя бы одной сто­ро­ны ше­сти­уголь­ни­ка, она яв­ля­ет­ся кон­цом для двух или для трёх сто­рон: боль­ше, чем 3, быть не может по­то­му что все углы равны 120°.

Да­вай­те не­мно­го по­ри­су­ем. Пред­ста­вим себе, что в каж­дую точку, яв­ля­ю­щу­ю­ся кон­цом для трёх сто­рон ше­сти­уголь­ни­ка, мы по­ста­ви­ли точку крас­ным фло­ма­сте­ром. А каж­дый путь по сто­ро­нам ше­сти­уголь­ни­ков от крас­ной точки до крас­ной точки мы об­ве­ли синим фло­ма­сте­ром. Таким об­ра­зом, синие линии идут по сто­ро­нам ше­сти­уголь­ни­ков и через вер­ши­ны, из ко­то­рых вы­хо­дит толь­ко две сто­ро­ны (иными сло­ва­ми, ко­то­рые яв­ля­ют­ся вер­ши­на­ми ровно для од­но­го ше­сти­уголь­ни­ка). За­ме­тим, что синие линии не пе­ре­се­ка­ют­ся иначе, чем в своих кон­цах, яв­ля­ю­щих­ся крас­ны­ми точ­ка­ми. Легко по­нять, что если точка яв­ля­ет­ся кон­цом для хотя бы одной сто­ро­ны ше­сти­уголь­ни­ка, она яв­ля­ет­ся кон­цом для двух или для трёх сто­рон: боль­ше чем 3 быть не может по­то­му что все углы равны 120°.

Рис. 1: При­мер мно­го­уголь­ни­ка, сде­лан­но­го из ше­сти­уголь­ни­ков.

Таким об­ра­зом, мы по­лу­чи­ли изоб­ра­же­ние муль­ти­гра­фа на плос­ко­сти. Для него верна фор­му­ла Эй­ле­ра FE + V  =  2, где F, E, V  — ко­ли­че­ства гра­ней, рёбер и вер­шин со­от­вет­ствен­но. По­сколь­ку все вер­ши­ны имеют сте­пень 3, 3V  =  2E. Кроме того F = n + 1, по­сколь­ку это все ше­сти­уголь­ни­ки и внеш­няя грань. Из этих трёх урав­не­ний вы­во­дит­ся E  =  3n − 3. Пройдём по внеш­не­му циклу. При этом мы шли по всем n ше­сти­уголь­ни­кам, зна­чит, при n > 1 не менее чем n раз ме­ня­ли ше­сти­уголь­ник, по ко­то­ро­му идем (вни­ма­ние: этот утвер­жде­ние не­вер­но, если n = 1: так и хо­ди­ли по од­но­му ше­сти­уголь­ни­ку, ни разу его не по­ме­няв). Зна­чит, во внеш­нем цикле не менее n ребер, зна­чит, в осталь­ном графе не боль­ше 2n − 3 рёбер. Каж­дое из них со­сто­ит ровно из од­но­го от­рез­ка, быв­ше­го сто­ро­ной для двух ше­сти­уголь­ни­ков, по­сколь­ку внут­ри мно­го­уголь­ни­ка не может быть точек, яв­ля­ю­щих­ся кон­ца­ми ровно для двух от­рез­ков сто­рон. Зна­чит, внут­ри не боль­ше 4n − 6 сто­рон ше­сти­уголь­ни­ков, скле­ен­ных по парам, зна­чит, на гра­ни­це лежит не менее 2n + 6 сто­рон.

 

Ответ: 2n + 6 при n ≥ 2, 6 при n = 1

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
При­ве­де­но пол­ное ре­ше­ние.20
Не­зна­чи­тель­ные ошиб­ки в до­ка­за­тель­стве.18
Се­рьез­ные про­бе­лы в до­ка­за­тель­стве (на­при­мер, не до­ка­за­но су­ще­ство­ва­ние ше­сти­уголь­ни­ка, ка­са­ю­ще­го­ся дру­гих не более чем по 2 сто­ро­нам).10
Име­ет­ся утвер­жде­ние о том, что ми­ни­маль­ный пе­ри­метр для n и n + 1 от­ли­ча­ет­ся на 2, но до­ка­за­тель­ство от­сут­ству­ет. При­мер есть.6
Есть при­мер на 2n + 6 или име­ют­ся идеи, как в кри­те­рии выше, но нет внят­но­го при­ме­ра.4
Ре­ше­ние не со­от­вет­ству­ет ни од­но­му из пе­ре­чис­лен­ных выше кри­те­ри­ев.0
Мак­си­маль­ный балл20