17/08/21

Soluzione del quadrato e dei rettangoli **

Per risolvere il QUIZ è bene definire almeno un paio di strategie operative. La prima è quella della divisione, che lascia il quadrato immutato e lavora soltanto con i rettangoli.

Cominciamo con 2 rettangoli e la soluzione è sicuramente la più ovvia, dato che basta dividere a metà il quadrato.

Il passo successivo è quello di dividere uno dei due rettangoli ottenuti in 4 parti (si divide per due sia il lato maggiore che quello minore e ognuno risponde ai requisiti del problema), In tale modo abbiamo il rettangolo del primo passaggio, rimasto tale e quale, più quattro nuovi rettangoli più piccoli, ossia 5 rettangoli in totale. A questo punto, basta prendere sempre il rettangolo più piccolo e dividerlo in quattro. Avremo 1 rettangolo grande, 3 medio e 4 piccoli, ossia 8 rettangoli. In poche parole, cominciando da 2 e aggiungendo 3 si ottiene il numero successivo ammesso e via dicendo...

2,  2+3 = 5,  5 + 3 = 8,  ecc.

La Fig. 1 mostra molto chiaramente ciò che abbiamo fatto.

Figura 1

Riassumendo, se è ammessa una soluzione con n rettangoli è ammessa anche la soluzione con n + 3 rettangoli e via dicendo.

Per avere sotto controllo la situazione, scriviamo i primi numeri interi e mettiamo in grassetto quelli che danno un risultato conforme alle richieste del problema.

2  3  4  5  6  7  8  9  10  11 ...

Finora abbiamo lasciato immutato il quadrato di partenza, ma sappiamo che possiamo ingrandirlo a piacere con la sola condizione che rimanga un quadrato.

Allora riprendiamo il nostro quadrato diviso in due e aggiungiamo esternamente a lui dei rettangoli che abbiano come lato minore il lato del quadrato originario e come lato maggiore il doppio. Praticamente quello che mostra la Fig. 2

Figura 2

Il quadrato ha ora un lato doppio rispetto all'originario, ma esistono 2 + 4 rettangoli che possono coprirlo completamente.

In poche parole, vale la regola:

se n è un numero ammesso (ad esempio 2) lo è anche 2 + 4 = 6, e via dicendo. In altre parole, aggiungere 4 a ogni soluzione trovata porta a un risultato positivo

Riscriviamo i nostri numeri da 1 a 11, mettendo in grassetto anche quelli che rispondono al secondo criterio, ossia 2 + 4, 6 + 4 =10. Attenzione, però ... 5 è un risultato conforme e quindi, per il secondo criterio, lo deve essere anche 5 + 4 = 9. Ma non basta... 6 è un risultato conforme e quindi per il primo criterio deve anche esserlo 6 + 3 = 9.

2  3  4  5  6  7  8  9  10  11 ...

A questo punto, possiamo già dire una cosa fondamentale: 9, 10, 11 sono tutti ammessi e, allora, per il primo criterio, lo devono essere anche 9 + 3 = 12, 10 + 3 = 13, 11 + 3 = 14, ecc., ecc.

In poche parole TUTTI i  numeri interi che seguono quelli scritti devono per forza dare una soluzione conforme!

Vediamo cosa ci resta...

1   3   4   7

Beh... sicuramente l'1 non ha speranze, dato che si parte da un quadrato. Il 3 segue la stessa sorte così come il 4. Possiamo provare quanto vogliamo ma l'impresa è impossibile. Rimane il 7. Vi è qualche possibilità? Ebbene e la faccenda segue la procedura rappresentata in Fig. 3

Figura 3

Fantastico anche se apparentemente inaspettato.

Insomma, come avevo preannunciato, è molto più semplice scrivere i numeri che non sono ammessi che quelli ammessi.

La soluzione è, quindi, che tutti i numeri danno la possibilità di usare i nostri rettangoli per riempire un quadrato, tranne che l'1, il 3 e il 4.

Grazie ai lettori che hanno partecipato al quiz e che un po' alla volta sono arrivati alla soluzione (Ernesto in particolare, con l'aiuto di Fabrizio)

2 commenti

  1. Alberto Salvagno

    Vostro Onore, faccio appello!

    C'era scritto: "Consideriamo adesso un rettangolo che abbia un lato doppio dell'altro. Anch'esso può ingrandirsi o rimpicciolirsi a piacere. Il problema è quello di determinare il numero di rettangoli di questo tipo capaci di riempire perfettamente il quadrato". Da cui potevasi intendere che i rettangoli dovessero essere tutti uguali tra loro, casomai di maggiori o minori dimensioni.

    Comunque mi rimetto alla clemenza della Corte! ;-)

  2. Mi spiace Albertone, ma c'era scritto chiaramente:

    In altre parole, quanti rettangoli di dimensioni 2:1 (ma di area qualsiasi) possono formare un perfetto quadrato (anch'esso di area qualsiasi)?

    Il che vuole dire che si possono usare rettangoli di area diversa come hanno perfettamente compreso gli altri "concorrenti"...

    Se dovessero essere tutti uguali sarebbe un giochino veramente banale...

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