Fried Katalin
A KöMaL 74. évfolyam 7. számában jelent meg a B. 5390. feladatnak két szép versenyzői megoldása. A feladat:
B. 5390. Léteznek-e olyan \(\displaystyle a_0\), \(\displaystyle a_1\), \(\displaystyle \ldots\), \(\displaystyle a_{n-1}\) páros egész számok, amelyekre az \(\displaystyle x^n+a_{n-1}x^{n-1}+\ldots+a_1x+a_0\) polinom osztható az \(\displaystyle x^2+x+1\) polinommal?
(3 pont)
Javasolta: Kós Géza (Budapest)
Vagyis – kicsit másképpen fogalmazva – a feladatban arra kerestük a választ, hogy van-e olyan \(\displaystyle s(x)\) polinom, amellyel megszorozva a \(\displaystyle q(x)=x^2+x+1\) polinomot olyan \(\displaystyle p(x)=x^n+a_{n-1}x^{n-1}+\ldots+a_1x+a_0\) (nem azonosan nulla) egész együtthatós polinomot kapunk, amelynek ismeretlen együtthatói páros számok.
Megjegyzés a beküldött megoldásokhoz.
A legtöbb megoldó ,,visszaszorzással'' kereste az \(\displaystyle s(x)\) polinomot – és indirekt úton mutatta meg, hogy ilyen nincs.
Többen viszont polinomosztással oldották meg a feladatot. Mivel a kétféle hozzáállás lényegében ugyanazt a gondolatmenetet követi, ilyen megoldást nem közöltünk, ám a polinomosztásról, illetve a feladat polinomosztással történő megoldásáról érdemes néhány szót ejteni.
A valós együtthatós polinomokra vonatkozó maradékos osztás tétel szerint minden \(\displaystyle p(x)\) és \(\displaystyle q(x)(\not\equiv 0)\) valós együtthatós polinomhoz pontosan egy olyan \(\displaystyle s(x)\) és \(\displaystyle r(x)\) ugyancsak valós együtthatós polinom létezik, amelyekre \(\displaystyle p(x)=q(x)\cdot s(x)+r(x)\), ahol \(\displaystyle r(x)\) vagy az azonosan nulla polinom, vagy alacsonyabb a fokszáma, mint \(\displaystyle q(x)\)-é. (Egy polinom foka a legmagasabb fokú tag kitevője, de az azonosan nulla polinom fokszámát – más konstans polinomok fokszámával ellentétben – a maradékos osztás szemszögéből nem tekintjük 0-nak.)
Esetünkben nem valós, hanem egész együtthatós polinomok körében keressük a hányadost és a maradékot, de – mint hamarosan kiderül – ez nem okoz gondot.
A polinomosztás azon alapul, hogy úgy tekinthetünk egy valós együtthatós polinomra, mintha egy \(\displaystyle x\) alapú számrendszerben felírt ,,szám'' lenne, ahol a ,,számjegyek'' – a polinom együtthatói – tetszőleges valós számok lehetnek. Az eljárás a tízes számrendszerben felírt természetes számok körében már ismert maradékos osztáséhoz hasonlítható, ahol helyiértékcsoportról helyiértékcsoportra haladva keresünk olyan egyjegyű hányadost, hogy a maradék az osztónál kisebb nemnegatív szám legyen. A polinomosztáskor az a cél, hogy minden lépésben a maradék vagy a 0 legyen, vagy a fokszáma kisebb legyen az osztó fokszámánál.
A KöMaL 2022 őszi számaiban Tóthmérész Lilla egy alapos cikksorozatot ([1]) közölt a négyszín-sejtés történetéről, benne kiemelten Alfred Kempe 1879-ben közölt bizonyítási kísérletéről, amelyben Heawood 1890-ben találta csak meg a hibát. A cikkben leírtakat érdemes kiegészíteni azzal, hogy 1880-ban egy másik, rendkívül érdekes bizonyítási kísérlet is történt. Egy Peter Guthrie Tait nevű skót matematikus ugyanis a következő szép állítást bizonyította, mindössze 1 évvel Kempe kísérlete után ...
A KöMaL 2025 szeptemberi számában (Tait tétele és a 3-reguláris gráfok – a B. 5403. feladat háttere) kimondtuk Tait alábbi tételét.
Tétel (Tait tétele). Legyen \(\displaystyle G\) egy 3-reguláris, hídélmentes, síkbarajzolt gráf. Ekkor \(\displaystyle G\) tartományai \(\displaystyle 4\)-színezhetők akkor és csak akkor, ha élei \(\displaystyle 3\)-színezhetők.
A tételben \(\displaystyle k\)-színezésen olyan színezést értünk, amely \(\displaystyle k\)-féle színt használ, és az egymással szomszédos tartományok (illetve élszínezés esetén az egy csúcsban találkozó élek) mindig különböző színűek.
A szeptemberi számba nem került be a tétel bizonyítása (azzal a céllal, hogy akinek van kedve, gondolkodhasson rajta), ezt most pótoljuk.
Legutóbb szeptemberi számunkban foglalkoztunk bújócska típusú ördöglakatokkal. Elkészítésre ajánlottunk olvasóinknak egy pálcás változatot, ahol a ,,szokásos'' trükk nem működik, mivel az átbújtatás után (lásd ábra) a pálca nem fér át a hurkon a zsinór rövidsége miatt. Azonban vegyük észre, hogy ebben az átbújtatott állapotban valójában annyi a célunk, hogy a hurok a dupla zsinór másik oldalára kerüljön. Ezt úgy is elérhetjük, ha a téglatest formájú ,,alapot'' bújtatjuk át a hurkon.
Nem kell túl sokáig keresgélnünk az interneten a fejtörő feladatok között ahhoz, hogy sík vagy tér kitöltésére vonatkozó feladványra bukkanjunk. Ezek egyik fajtája az, amikor néhány síkidom vagy test valamilyen keretben van elhelyezve úgy, hogy látszólag teljesen kitöltik azt, de van még külön egy további eleme a játéknak.
Ha egy négyzetet a két átlójával felosztunk négy háromszögre, majd ezeket kiszínezzük három színnel az összes lehetséges módon, akkor megkapjuk a négyzetes színdominókat.
A színdominókat először a múlt század elején írta le Percy Alexander MacMahon, a kalandos életű matematikus. Ő rögtön megadott több nehéz feladatot is hozzájuk.
