Przeskocz do treści

Delta mi!

Mała Delta

Gwiazda potęgowa

Bartłomiej Pawlik

o artykule ...

  • Publikacja w Delcie: styczeń 2018
  • Publikacja elektroniczna: 1 stycznia 2018
  • Autor: Bartłomiej Pawlik
    Afiliacja: doktorant, Zakład Algebry, Wydział Matematyki Stosowanej, Politechnika Śląska
  • Wersja do druku [application/pdf]: (51 KB)

Dawno, dawno temu żył sobie beztrosko król wraz ze swoją piękną córką. Jak to czasem w zbyt szczęśliwych królestwach bywa, pewnego razu czarnoksiężnik przybył na dwór, żeby porwać królewnę i uwięzić ją w swojej upiornej wieży. Zgodnie z zasadami dobrego wychowania mrocznych czarodziei, do których należał, musiał dać mieszkańcom królestwa możliwość ocalenia królewny przed swoim niecnym planem...

Czarodziej wyciągnął zza pazuchy kartkę, na której były narysowane dwa odcinki i rzucił:

- Krótszy z narysowanych odcinków ma długość 1, dłuższy a. Żądam odcinka długości a ⋅a⋅a ⋅a ⋅a !

Król pochylił się nad kartką, zmarszczył czoło i po chwili odparł z wielką ulgą:

- Przecież to proste! Wystarczy wziąć linijkę, zmierzyć dłuższy odcinek, obliczyć wartość a5 i odmierzyć odcinek o obliczonej długości |a5.

- Oczywiście w zadaniu jest pewien kruczek... - kruczki były dobrą czarodziejską praktyką. - Zaczarowałem wszystkie linijki w królestwie tak, że zniknęły z nich podziałki. Do dyspozycji masz jedynie odcinki długości 1 i a, których nie sposób dokładnie zmierzyć, linijkę bez podziałki oraz cyrkiel. - uśmiechnął się przebiegle.

Król czym prędzej wyciągnął swoją królewską linijkę i, o zgrozo, stwierdził, że podziałka faktycznie zniknęła. Sposępniał… W głowie pobrzmiewały mu przeklęte słowa pewnego mędrca, że w matematyce nie ma specjalnej drogi dla królów.

- Królu, masz czas do jutra, do godziny będącej najmniejszą liczbą naturalną, mającą dokładnie sześć różnych dzielników! Jeśli do tego czasu nie otrzymam rozwiązania, królewna zostanie zamknięta w mojej wieży na zawsze! - rzekł czarnoksiężnik głosem tak donośnym, że echo rozniosło po królestwie wieść o zadaniu w tempie wykładniczym.

Wielu mieszkańców królestwa próbowało je rozwiązać, ale suma wyników ich starań niezmiennie była zbiorem pustym. A czas uciekał… Dopiero nad ranem następnego dnia zadanie dotarło do pewnego rycerza, będącego z zamiłowania geometrą. Rozważał właśnie sprawę zakupu kanapy. Chciał, żeby była możliwie jak największa, ale na tyle mała, żeby można było ją przesunąć korytarzem w kształcie litery L i szerokości 1 metra. Problem okazał się trudniejszy, niż rycerzowi się zdawało (problem przesunięcia sofy) i stwierdził, że dobrze byłoby na chwilę oderwać się od bieżącego zajęcia. Zastanowił się chwilę nad sprawą odcinków czarnoksiężnika, zakręcił swoim wąsem, zastanowił się kolejną chwilę i czym prędzej pognał do królewskiego pałacu zaprezentować rozwiązanie. Dotarł tuż przed dwunastą i rzekł ciepłym głosem do zapłakanej królewny:

- Wiem, jak rozwiązać zadanie czarodzieja.

obrazek

Król, zaskoczony pewnością siebie rycerza, zarządził. - Dajcie mu papier. Niezwłocznie podano mu kartkę oraz uzbrojenie w postaci ołówka, cyrkla i nawet królewskiej linijki.

- Mamy odcinki długości 1 i |a. Skonstruowanie odcinka długości a + 1 to nie problem, oznaczmy go NP . Następnie na tym odcinku zaznaczamy takie punkty |N′ oraz P′, że | NP ′ = N′P = 1. Z pomocą cyrkla to zupełna błahostka.

- Teraz prowadzimy proste |n i p prostopadłe do odcinka NP i zawierające, odpowiednio, punkty |N i |P. - tutaj rycerz namachał się nieco cyrklem. - Na prostej n zaznaczamy punkt N1 tak, że | NN1 = NN′ = a. Jesteśmy już tak blisko!

obrazek

- Przez punkty |N1 i P ′ prowadzimy prostą. Punkt jej przecięcia z prostą |p oznaczmy P2. Długość odcinka PP2 jest równa a2.

obrazek

- Z punktu P2 prowadzimy prostą, przechodzącą przez punkt N′ . Punkt jej przecięcia z prostą n oznaczmy przez N3. Długość odcinka NN3 to |a3. Jeszcze raz, podobnie, przechodzimy przez punkt P ′, otrzymując punkt |P4. Potem przechodzimy przez punkt ′ N i otrzymujemy punkt |N5. Odcinek NN5 jest rozwiązaniem Twojego zadania, czarnoksiężniku.

obrazek

Czarnoksiężnik już przy punkcie N1 zrozumiał swoja sromotną klęskę. Dobrze wiedział, że odcinek NN 5 ma długość a5. Rycerz widząc pokonaną minę czarodzieja, rzekł zuchwale:

- W mig mogę skonstruować odcinek długości |a6 czy |a12. Nawet więcej, delikatnie modyfikując metodę, mogę otrzymać odcinki o długości  1 -1 |a,a5, czy  1 |a10. Królewna w lot pojęła, na czym polegała metoda rycerza i sama, tak dla rozrywki, zaczęła konstruować odpowiednie odcinki.

- Ciekawe… Rycerzu, w Twojej metodzie łamana powstająca z odcinków miedzy prostymi równoległymi przypomina gwiazdę. Nazwijmy ją gwiazdą potęgową!

Dobre wychowanie czarnoksiężnika kazało mu pogratulować rycerzowi, odczarować wszystkie linijki w królestwie i zniknąć do czasu, kiedy wszyscy o nim zapomną. Królewna, zobaczywszy, jak biegły w geometrii jest jej wybawca, zgodziła się zostać jego żoną. Rycerz został królewiczem i długo i szczęśliwie zabawiał księżniczkę geometrią, pokazał między innnymi, w jaki sposób mając dane dwa odcinki a i b, konstruować odcinek, którego długość jest iloczynem a i |b, opowiedział o problemie sofy. Oczywiście, żyli też długo i szczęśliwie i codziennie wieczorem w blasku zamkowego kominka wspólnie radośnie uprawiali matematykę.