『Pick's Theorem with Holes』解答


◆愛知県 Y.M.Ojisan さんからの解答。

(1)
Pickの定理により H=0 のとき
S=I+B/2+H−1 であることは、証明済み。

(2)
H=1のとき、内部空洞の周上の点B1から、N個の内部の点を経由して、外部周上の点B2にいたる線分で図形を切ることは可能である。
このとき、切断線は2つの折れ線が重なっていると考えると、図形は1つの空洞のない図形となり、ピックの定理が適用可能である。
内部の点はN個へり I−N
周上の点は
B1,B2がダブって+2 & 切断線上でN×2個ふえる。

即ち
S=(I−N)+(B+2+N×2)/2−1
 = I+B/2−1+1
 = I+B/2−1+H

ただし、H=1
すなわち、H=1のときは成立する。

(3)
H=hの時、S=I+B/2+H−1が成立するなら、
H=h+1のとき いずれかの内部空洞から(2)と同じように切り開けば

 S(H=h+1)
=S(H=hの式)
=(I−N)+(B+2+2N)/2+h−1
=I+B/2+(h+1)−1
=I+B/2+H−1

であり、h+1の時も成立する。

よって数学的帰納法により 一般に成立する。


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