Twierdzenie o pizzy

8 kawałków: pole żółte = pole fioletowe.
Dowód podany przez Cartera i Wagona w 1994 r.[1]

Twierdzenie o pizzy (ang. pizza theorem) – twierdzenie mówiące o równości pól dwóch obszarów w pewnych podziałach koła.

Niech będzie liczbą naturalną podzielną przez i nie mniejszą od . Wówczas, jeżeli

  • koło podzielono na obszarów za pomocą półprostych wychodzących z jednego punktu (może to być dowolny punkt wewnątrz koła),
  • kąty między każdymi dwoma kolejnymi półprostymi mają równe miary ( każdy),
  • wycinki między kolejnymi półprostymi ponumerowano kolejnym liczbami naturalnymi od do (dowolnie wybierając obszar o numerze ),

to suma pól obszarów o numerach nieparzystych jest równa sumie pól obszarów o numerach parzystych[2].

Twierdzenie to zawdzięcza swoją nazwę temu, że może zostać wykorzystane do sprawiedliwego podziału okrągłej pizzy pomiędzy dwie osoby.

Uogólnienie

12 kawałków można rozdzielić po równo między 2 oraz 3 osoby.

Mabry i Deiermann (2009)[3] rozwiązali problem Cartera i Wagona (1994)[4] i uściślili twierdzenie, określając który z dwóch wyborów daje większą powierzchnię w przypadku, gdy obszary te nie są równe. Jeśli n mod 8 = 2 oraz żadne cięcie nie przechodzi przez środek koła to podzbiór wycinków z wycinkiem zawierającym centrum ma mniejszą powierzchnię niż drugi podzbiór. Jeśli n mod 8 = 6 i żadne cięcie nie przechodzi przez środek, to podzbiór z wycinkiem zawierającym środek ma większy obszar. Nieparzystej liczby wycinków nie da się uzyskać w wyniku cięć prostoliniowych, a cięcie przez środek powoduje, że oba podzbiory są równe bez względu na liczbę wycinków.

Hirschhorn zauważył również, że n kawałków pizzy (dla n podzielnego przez 4) można rozdzielić po równo między n/4 osób[5], np. 12 kawałków można rozdzielić po równo między 2 oraz 12/4=3 osoby.

Zobacz też

Przypisy

  1. ↑ Larry Carter, Stan Wagon. Proof without Words: Fair Allocation of a Pizza. „Mathematics Magazine”. 67 (4), 1994. (ang.).
  2. ↑ L. J. Upton. Problem 660. „Mathematics Magazine”. 41 (1), s. 41, 1968. (ang.). Solution by Michael Goldberg
  3. ↑ Rick Mabry, Paul Deiermann. Of Cheese and Crust: A Proof of the Pizza Conjecture and Other Tasty Results. „American Mathematical Monthly”. 116 (5), s. 423–438, 2009. (ang.).
  4. ↑ Larry Carter, Stan Wagon. Problem 1457. „Mathematics Magazine”. 67 (4), 1994. (ang.).
  5. ↑ J. Hirschhorn, M. D. Hirschhorn, J. K. Hirschhorn, A. D. Hirschhorn i inni. The pizza theorem. „Austral. Math. Soc. Gaz.”. 26, s. 120–121, 1999. (ang.).