『2点間の距離が整数である点』

『2点間の距離が整数である点』解答


●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。


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