●訂正前の問題
次の条件を満たすnの最大値を求めよ。
【問題1】
平面上にn個の異なる点があり、どの二点間の距離も整数である。
【問題2】
空間上にn個の異なる点があり、どの二点間の距離も整数である。
◆岩手県 高梨 さんからのコメント。
1、同一直線上に置けば無限個
恐らく「いずれの3点も同一直線上に無い」という条件が抜けているのではないかと思うのですが…
2、同上
◆東京都 ぽこぺん さんからのコメント。
【問題1】は『高校生からの挑戦状Part27』と同様と考えられます。
さらに n 個の点は同一直線上にあってもよいので,自明な解も存在します。
【問題2】は,平面上に無限個の点が存在し得るので,こちらも無限個となります。
※問題2は,「どの4点も同一平面上にない」という条件を付加すると面白い問題になるかもしれません。
出題者から問題の訂正がありました。
◆愛知県 Y.M.Ojisan さんからの解答。
【問題1】 3個
(I) 正三角形は頂点間の距離が1:1:1であり、奇数のみである。
よって、3個のものは存在する。
(II) 仮に、4個の場合があるとする。
6個の2点間の距離をa,b,c,d,e,f とし、各頂点を、一般性を失わず、下図のように直交座標上にとる。
y1≧0 y2≦0
満足すべき等式は次の5式で、未知数は4個である。
(1) (x1-a)2+y12=b2
(2) x12+y12=c2
(3) x22+y22=d2
(4) (x2-a)2+y22=e2
(5) (x1-x2)2+(y1-y2)2=f2
未知数x1,x2,y,1y2を消去し、平方根をはずすと次の1つの満足すべき等式が得られる。
A×Q=0 ,
Q=AF(A+F-B-C-D-E)+A(E-B)(D-C)+F(E-D)(B-C)+(CE-BD)(C+E-B-D)
ここで A=a2、B=b2、C=c2、D=d2、E=e2、F=f2である。
Aは奇数であり0ではない。
Mod 4 において
奇数2≡12≡32≡1 である。
従ってA=B=C=D=E=F=1としてよい。
計算すると Q≡2 mod 4である。
つまりQ=0とはならない。
これは矛盾である。
【P.S.】
問題2はGive Up です。