Имя: Пароль:
IT
 
4 точки на плоскости
0 НафНаф
 
23.01.13
10:29
Можно ли на евклидовой плоскости отметить 4 точки так, что все попарные расстояния между ними были положительными целыми числами? а если добавить условие нечетности расстояний?
1 1C-band
 
23.01.13
10:34
Можно. Для начала - треугольник со сторонами 3 и 4. Длина гипотенузы будет равна 5. Дорисовываем четвёртую точку - вуаля!

ЗЫ: Что такое - нечётность расстояний?
2 Wobland
 
23.01.13
10:35
а что такое отрицательное расстояние?
3 НафНаф
 
23.01.13
10:36
(1) выражается нечетным числом
(2) не знаю
4 1C-band
 
23.01.13
10:38
(3) В моём случае - нет, поскольку все остальные длины будут произведениями минимальных (3, 4 и 5 соответственно) на какое-либо число, и в результате расстояния будут как чётными, так и нет. Но это - только В МОЁМ случае, я имею ввиду прямоугольник с рёбрами длиной 3 и 4.
5 НафНаф
 
23.01.13
10:40
(4) в твоем все понятно, даже в произвольном прямоугольном, а не только твоем
6 1C-band
 
23.01.13
10:41
(5) Вот надо посмотреть, могут ли быть ещё варианты размещения точек, и какие.
7 acsent
 
23.01.13
10:41
задача сводится к нахождению пифагоровых чисел
8 НафНаф
 
23.01.13
10:42
(7) с чего это вдруг?
9 acsent
 
23.01.13
10:42
6,8,10 - все четные
10 НафНаф
 
23.01.13
10:42
(9) к чему это?
11 1C-band
 
23.01.13
10:42
(0) А ты там, случаем, не карты ли по полигонам раскраивать решил?
12 acsent
 
23.01.13
10:42
4 вершины прямоугольника, все расстояния целые. Ну это подмножество решений как минимум
13 НафНаф
 
23.01.13
10:42
(11) зачем?
14 1C-band
 
23.01.13
10:43
(9) Речь шла о НЕЧЁТНОСТИ.
15 acsent
 
23.01.13
10:43
в пифагоровых тройках не могут
16 НафНаф
 
23.01.13
10:43
(15) это я в курсе, как и написал в (5)
17 KishMish
 
23.01.13
10:46
(12) диагональные расстояния тоже целые?
18 ptrtss
 
23.01.13
10:56
(0) Можно. На прямой, через единицу
19 НафНаф
 
23.01.13
11:03
Итак решаем именно вторую часть задачи:

Можно ли на евклидовой плоскости отметить 4 точки так, что все попарные расстояния между ними были целыми нечетными числами?
20 Lama12
 
23.01.13
11:04
(18) Красава!
21 Lama12
 
23.01.13
11:04
(19) А вот это, нельзя. Т.к. любая пара даст четное расстояние.
22 Lama12
 
23.01.13
11:05
(21) Упс... не однозначно.
23 НафНаф
 
23.01.13
11:05
(21) чего?
24 Лодырь
 
23.01.13
11:26
Сделаем утверждение:
1. Если построение возможно, то построение возможно и при одной из точек (0,0)


В таком случае можем принять одну из точек за Т1(0,0). Пусть координаты второй точки Т2 (Х2,У2) и третьей Т3(Х3,У3).
Тогда квадрат длины отрезка (Т1,Т2) = Х2*Х2+У2*У2 - нечетное целое. Значит либо Х2 либо У2 - четное (тк иначе бы сумма квадратов была бы четной). Аналогично находим что либо Х3 либо У3 четное.
Запишем квадрат длины отрезка (Т2,Т3) = (Х2-Х3)*(Х2-Х3)+ (У2-У3)*(У2-У3) - нечетное целое. Теперь разберем все варианты:
1. Х2 - чет, У2 - нечет, Х3- чет,У2-нечет. Получаем что четное*четное+четное*четное = нечетное. не бывает.
2. х2 чет, у2 нечет, х3 нечет У2 - чет. Получаем нечет*нечет+нечет*нечет = нечет. не бывает.
3. аналогично.
4. аналогично.

Вывод - не бывает.
25 НафНаф
 
23.01.13
11:30
(24) ты только что доказал, что не существует равностороннего треугольника с длиной стороны 1.
Причина: неверное предположение, что либо Х2 либо У2 - четное На самом деле они вообще могут быть нецелыми
26 Лодырь
 
23.01.13
11:40
(25) Кхм.. логично.
27 ptrtss
 
23.01.13
13:43
А есть решение не полным перебором если?
28 НафНаф
 
23.01.13
14:00
(27) есть, а интересно как полным перебором?
29 ptrtss
 
23.01.13
14:38
(29) Шесть нечетных длин отрезков задаешь, и смотришь, какой получился седьмой. Если нечетный, значит решение найдено. Четный или дробный - следующая комбинация
30 GrIM
 
23.01.13
14:44
Вот ведь людям заняться нечем. Недавно видать закончили, фантомные боли... преследуют.
31 acsent
 
23.01.13
14:52
(24) неверно предположение, что концы треугольника должны лежать в целых точках
32 Dmitry77
 
23.01.13
14:57
можно на обной прямой разместить через 1 еденицу измерения расстояния будут
1,2,3,4
33 Lama12
 
23.01.13
15:11
(32) Ну да... и между первой и третьей сумма сколько?
34 RomanYS
 
23.01.13
19:01
AB = 91
BC = 255
CA = 273
BD = 293
AD = 285
CD = 83
проверяй)
35 НафНаф
 
25.01.13
11:27
(34) не прокатило ))
36 RomanYS
 
25.01.13
11:57
(35) так и знал
есть более точные варианты ))
Как проверял, есть какие-то формулы, или только построение и вычисление координат?
37 SUA
 
25.01.13
12:18
Невозможно, если в формулах не напутал нигде
долго крутить квадрат расстояний и факт что разница квадратов 2х нечетных чисел делится на 4
38 RomanYS
 
25.01.13
12:26
(37) а ты точно не целочисленные координаты рассматривал?
у меня формулы дикие получаются, с корнями и 5-ю переменными, привести их разнице квадратов точно не получится.
Возможно я не с той стороны захожу
39 SUA
 
25.01.13
12:27
с начальными D(0,0),A(a,0),B(b1,b2),C(c1,c2):
- все первые координаты рациональны
(СD^2-СA^2=aa-2*c1a=N1, отсюда рациональна с1, аналогично b1)
- b2-c2 рациональна
40 SUA
 
25.01.13
12:28
5 переменных но уже 3 из них приводимы к целочисленным
41 RomanYS
 
25.01.13
12:38
Я брал 5 длин и находил по ним шестую. Первые 2 точки задавал также как у тебя. С тем что все x-координаты рациональны соглашусь. А вот в b2 и c2 у меня корни.
Откуда вывод
"b2-c2 рациональна"?
42 RomanYS
 
25.01.13
12:41
(41) к (39)
43 НафНаф
 
25.01.13
13:16
Введем координаты так, что A(0,0) B(a,0) C(x,y) D(z,t)

Для вещественных p,q и целого положительного n введем обозначение p~q(mod n) того, что разность (p-q) целая и делится на n.

Заметим тот факт, что квадрат нечетного числа дает остаток 1 при делении на 8. Или в обозначениях r~1(mod 2) => r^2 ~ 1(mod 8). Тогда:
1. x^2+y^2 ~ 1(mod 8)
2. (a-x)^2+y^2 ~ 1(mod 8)
3. z^2+t^2 ~ 1(mod 8)
4. (a-z)^2+t^2 ~ 1(mod 8)
5. (x-z)^2+(y-t)^2 ~ 1(mod 8)
Из 1 и 2 отношения получаем: a^2 ~ 2*x*a (mod 8). Поэтому х - рациональное, его знаменатель является делителем 2*a и сам делится на 2.
Аналогично из 3 и 4 отношения это верно и для z.
Умножим все координаты всех точек на нечетное a. Все расстояния умножатся также на a, то есть если предположение верно для начальной конструкции, то оно верно и для промасштабированной. Переобозначим все новые координаты теми же буквами.
Теперь мы можем утверждать, что x и z - рациональные числа со знаменателем 2. Вернемся к  a^2 ~ (2*x)*a (mod 8), так как a - нечетное, то верно: a ~ (2*x) (mod 8), что эквивалентно a=2*x+8*n, где n - целое. Разделим на 2:
a/2=x+4*n => x ~ a/2 (mod 4)
x ~ a/2 (mod 4) => x^2 ~ a^2/4 (mod 4) => y^2 ~ 1 - a^2/4 (mod 4)
аналогично верно: z ~ a/2 (mod 4),  z^2 ~ a^2/4 (mod 4), t^2 ~ 1 - a^2/4 (mod 4)
Вместе: x-z ~ 0 (mod 4)  => (x-z)^2 ~ 0 (mod 8) и подставляем в отношение №5:
(x-z)^2+(y-t)^2 (mod 8) => (y-t)^2 ~ 1(mod 8) => (y-t)^2 ~ 1(mod 4)
Рассмотрим (y+t)^2 = 2*y^2+2*t^2- (y-t)^2 ~ 2 - a^2/2 +  2 - a^2/2 - 1 (mod 4)
2 - a^2/2 +  2 - a^2/2 - 1 = 3-a^2 ~ 2 (mod 4), коротко: (y+t)^2 ~ 2 (mod 4)
Перемножим  (y-t)^2 ~ 1(mod 4) и  (y+t)^2 ~ 2(mod 4), получим:
(y^2-t^2)^2 ~ 2(mod 4), но y^2 ~ t^2 (mod 4), то есть (y^2-t^2)^2 ~ 0 (mod 4) - противоречие
44 SUA
 
25.01.13
13:22
да, примерно... реально вычислений достаточно много
45 RomanYS
 
25.01.13
13:25
В https://ru.wikipedia.org/wiki/Четырёхугольник есть формула "Шесть расстояний между четырьмя произвольными точками плоскости, взятыми попарно, связаны соотношением", если взять его по модулю 4 для нечетных чисел получим слева 2, а справа 0
46 НафНаф
 
25.01.13
13:27
(45) ага, кто бы про нее еще знал))
47 RomanYS
 
25.01.13
13:32
(46) Я ее больше нигде не нашел, причем порядок (выбор a,b,c,d,e,f) в ней влияет на результат. А как правильно обозначить не указано ))
48 НафНаф
 
25.01.13
13:51
(47) исходя из симметрии достаточно чтобы пары (a,c), (b,d) и (e,f) не имели общих вершин, то есть либо были противоположными сторонами, либо диагоналями