למשפחת דוידוביץ' נשארה אחרי פסח מצה אחת בצורת ריבוע שאף אחד לא רצה לאכול. אף שהוריו מתעקשים תמיד שאסור לשחק באוכל, דוד הקטן הציע לגזור את המצה למצולעים ("חלקי פזל", כדבריו) ולהרכיב מהם מגן דוד לחלון או למרפסת. המצות של משפחת דוידוביץ' מיוחדות מאוד ולא מתפוררות.


מצה לפסח | צילום: יונהתונדר, ויקיפדיה

הציעו פתרונות איך לחלק ריבוע למצולעים כך שאפשר יהיה להרכיב מהם מגן דוד. מי מכם יצליח לעשות את זה עם מספר המצולעים הקטן ביותר?

הערה: לפי משפט ואלאס-בוליאי-גרבין משנת 1833 קיימת עבור כל שני מצולעים בעלי אותו השטח קבוצת מצולעים קטנים יותר כך שניתן להרכיב כל אחד משני המצולעים המקוריים מקבוצת המצולעים הקטנים יותר. כפי שהוכיח המתמטיקאי מקס דן בשנת 1900, אי אפשר להכליל את המשפט הזה לשלושה ממדים.

חג שמח,

סבינה

7 תגובות

  • אליענה

    חמישה חתכים

    חותכים את כל ארבעת פינות המלבן לארבעה משולשים כאשר קודקודיהם של כל זוג משלושים נפגשים במרכזה של צלע אחרת. נחתוך את המשולשים כך שהזוויות הנחתכות מהצלעות השוכבות במאוזן במלבן שוות ל-60 מעלות,
    על כן, הזוויות הנחתכות מהצלעות העומדות במאונך במלבן שוות ל-30 מעלות.
    כיוון שהזוויות בפינותיו של המלבן הם 90 מעלות, נקבל 60+30+90 כלומר 18 מעלות בכל משולשת כך שאלו אכן משולשים "תקינים". לאחר שחתכנו את ארבע המשלושים מקוקודי המלבן נקבל מעויין שזווית הקודקוד העליונה וזווית הקודקוד התחתונה שלו שוות ל-60 מעלות,
    זאת מכיוון שהורדנו מזווית ישרה של 180 מעלות (צלע מאוזנת במרובע) שתי זוויות של 60 מעלות, כלומר: 180-60X2=60. הזוויות של הקודקודים בצידי המעויין שוות ל-120 מעלות, זאת מכיוון שהורדנו מזווית ישרה של 180 מעלות (צלע מאנך במרובע) שתי זוויות של 30 מעלות, כלומר: 180-30X2=120. נחתוך את המעויין לשני משולשים בחתך מאוזן, כך שהזוויות בעלות 120 מעלות נחתכות במרכזן, כעת קיבלנו שני משולשים בעלי זוויות של 60 מעלות, נניח אותם אחד על השני ויש לנו מגן דוד.

  • דניאל

    שני חלקים

    על אף שזו חידה ישנה,מדוע אי אפשר לעשותה בשני חלקים?
    לחצות את המצה לשניים ולשים משולש על משולש?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןסבינה

    מגן דוד משני משולשים

    גודל הזוויות בקדקודים של מגן דוד הוא 60 מעלות. כאשר מחלקים ריבוע לשני משולשים יש זוויות של 90 ושל 45 מעלות.

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןסבינה

    פתרון עם חמישה חלקים בלבד

    אכן קיים פתרון עם חמישה חלקים בלבד.....

  • רמי

    פתרון ב 19 חלקים

    תיאור הפתרון ב 19 חלקים (הוכחה לקיום פתרון):
    נבנה מהמצה (הריבוע) מגן דוד מלא.
    1) נניח כי צלע משולש קטן במגן דוד אורכה 1 יחידה. ומכאן נקבל :
    a. שטח משולש קטן הוא 0.433 יחידות,
    b. צלע משולש גדול במגן דוד (המכיל 9 משולשים קטנים) אורכה 3 יחידות
    c. שטח משולש גדול במגן הדוד 3.9 יחידות.
    d. שטח מגן דוד מלא הוא 5.2 יחידות
    e. שטח המצה הוא גם 5.2 יחידות
    f. אורך צלע המצה כ 2.28 יחידות

    2) נחלק את המצה ל 2 מלבנים A ו- B בגדלים הבאים בהתאמה : 1X2.28 , ו- 1.28X2.28
    a. מלבן A נחלק ל 4 מלבנים , שלושה בגודל 1X0.43 (להלן a1,a2,a3), ואחד בגודל 1X0.98 (להלן a4)
    _i. כל אחד מהמלבנים a1,a2 ו- a3 נחלק ל3 חלקים : 2 משולשים ישרי זווית וטרפז שווה שוקיים (הסבר בהמשך(*)) וניצור מהם משולשים שווי צלעות באורך יחידה אחת (להלן t1,t2,t3). סה"כ 9 חלקים.
    _ii. מלבן a4 נחלק לשלושה מלבנים בגודל 1X0.33 כל אחד. ונחבר אותם יחד למלבן 3X0.33 (להלן a43).
    b. מלבן B נחלק ל 3 חלקים : 2 משולשים וטרפז כך שבשינוי מיקומם נהפוך מלבן זה למלבן 3X2.97 (הסבר בהמשך(**)) (להלן B3 )
    3) נחבר שני מלבנים a43 ו- B3 למלבן אחד בגודל 3X1.3 (להלן B3a43 )
    a. ממלבן זה B3a43 ניצור משולש שווה צלעות שכל צלע אורכה 3 יחידות ע"י חילוק המלבן ל 3 חלקים : 2 משולשים ישרי זווית וטרפז שווה שוקיים. (להלן T ). סה"כ 10 חלקים.
    4) נציב את משולש T , ובמרכז כל אחת מצלעותיו נשיק את המשולשים הקטנים t1,t2 ו- t3.
    5) בסה"כ חולקה המצה ל 19 חלקים לשם יצירת מגן הדוד.

    (*) הסבר בקרוב!
    (**) הסבר בקרוב!

  • רמי

    תיאור גרפי של הפתרון ב 19 חלקים

    תמונת תיאור תהליך החיתוך ממלבן למגן דוד :

    http://davidson.weizmann.ac.il/sites/davidson.lxst.codeoasis.com/files/i...

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןסבינה

    מספר החלקים

    יפה מאוד! ועכשיו עם פחות חלקים....