Конкурсная задача ММ239 (10 баллов)
Решения принимаются до 17.11.2018
Существует ли выпуклый многогранник, у которого:
a) не менее половины граней - семиугольники;
b) более половины граней - семиугольники;
с) не менее половины граней - восьмиугольники;
d) более половины граней - восьмиугольники;
e) не менее половины граней - девятиугольники?
Примечание: Если у вас получается, что ответ на пункт «а» отрицательный, а на пункт «b» - положительный, подумайте еще.
Решение
Привожу решения Виктора Филимоненкова и Анатолия Казмерчука.
Обсуждение
Ровно в половине всех присланных (и всех приведенных) решений авторы обошлись без картининок.
Чтобы восполнить этот пробел, приведу пару своих картинок (зря, чтоли рисовал?).
Первый рисунок иллюстрирует ответы сразу к трем пунктам задачи: a), b), c).
Отрезав от додекаэдра красные вершины, получим многогранник в котором более (а значит, и не менее) половины граней являются семиугольниками.
Если же наоборот, оставить красные вершины, а остальные отрезать, получим многогранник, в котором ровно половина граней - восьмиугольники.
На втором рисунке приведен граф многогранника с вектором граней (28,0,0,4,0,36), обосновывающий положительный ответ к пункту d).
ММ239 (как и ММ235) - это отголосок XXII Марафонского конкурса, посвященного данной тематике. Участники, пропустившие тот конкурс, вынуждены были переотрывать утверждения типа Теоремы Эберхарда etc (конечно, можно было просто найти нужные результаты в сети, но наши конкурсанты не ищут легких путей ). С удовольствием констатирую, что нашлись те, кто преодолел эти трудности (были ли те, кто не смог - неизвестно, они решений не прислали).
Изучение вопроса о верхней грани отношения количества k-угольных граней к общему числу граней (6\le k\le 12) поощрялось дополнительными баллами. В случае vpb, это поощрение скомпенсировалось сбавкой за штейнеровское отношение к читателю . (Каюсь, сам я работ Якоба Штейнера в первоисточнике не читал, но, говорят, он свои сугубо геометрические выкладки вообще не снабжал чертежами.)
Остальные изъятия сделаны либо за отсутствие примеров на некоторые пункты, либо за присутствие примеров с невозможными многогранниками (с нецелым количеством ребер )
Волшебное превращение восьмиугольных граней в семиугольные (при склейке по общей треугольной грани) я оценивать не стал
Награды
За решение задачи ММ239 участники Марафона получают следующие призовые баллы:
Анатолий Казмерчук - 12;
Владимир Чубанов - 11;
vpb - 10;
Константин Шамсутдинов - 10;
Виктор Филимоненков - 9;
Владислав Франк - 6.
Эстетическая оценка задачи - 4.8 балла