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Beweis: Abstand zweier Punkt in Quadrat

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Tags: Angewandte Lineare Algebra, Linear Abbildung, Relation.

 
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raggner21

raggner21 aktiv_icon

19:02 Uhr, 13.11.2019

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Die Aufgabe: Sei n und seien n2+1 beliebige Punkte in einem Quadrat {(x,y)|0x<n,0y<n}

Das Quadrat hat jeweils eine Seitenlänge n

Frage: ich soll zeigen, dass es unter diesen Punkten, zwei Punkte gibt, die den Abstand 2 haben. ... Wie mache ich das? :/

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich benötige bitte nur das Ergebnis und keinen längeren Lösungsweg."
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HAL9000

HAL9000

19:18 Uhr, 13.11.2019

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Mit dem Schubfachprinzip. ;-)
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michaL

michaL aktiv_icon

19:26 Uhr, 13.11.2019

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Hallo,

> Wie mache ich das?

Induktiv!

Schaue dir dazu die Zeichnung unten an. Sie erläutert beispielhaft den Induktionsschritt (von n=4 auf n+1=5).

Wären 2 Punkte in einem der kleineren Quadrate, so hätten die (weil Kantenlänge 1) höchstens den Abstand 2 (=Länge der Diagonalen eines solchen kleineren Quadrates) und der Induktionsschritt wäre getan.

Gehen wir also davon aus, dass sich dort je nur ein Punkt befindet, so sind im größeren der Quadrat (nicht dem größten!) noch (n+1)2+1-(2n+1)=n2+1 Punkte.
Dann die IV anwenden.

Mfg Michael

geogebra-export
raggner21

raggner21 aktiv_icon

19:42 Uhr, 13.11.2019

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Danke für die schenllen Antworten!

Ich dachte mir schon dass es irgendwas mit dem Schubfachprinip aufsich hat,ich konnte aber das Prinzip bisher nicht sinnvoll auf die Aufgabe übertragen..



Danke Michael, ich verstehe allerdings nicht ganz wie du auf deine letzte Formel kommst. Ich gehe davon aus dass du n=n+1 setzt .. aber wie kommst du auf den rest? :O


Antwort
HAL9000

HAL9000

19:46 Uhr, 13.11.2019

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Das genannte große Quadrat lässt sich offenbar als Vereinigung von genau n2 Einheitsquadraten darstellen. Liegen nun n2+1 Punkte im großen Quadrat, dann muss es gemäß Schubfachprinzip unter den n2 Einheitsquadraten eins geben, welches mindestens zwei dieser Punkte enthält. Und diese beiden Punkte haben gemäß Pythagoras einen Abstand kleiner oder gleich 12+12=2.
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michaL

michaL aktiv_icon

20:00 Uhr, 13.11.2019

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Hallo,

Schubfachprinzip ist hier genau das richtige. Habe die Induktion nur zuerst gesehen und nicht weiter gesucht.

Welche Formel ist dir unklar?

Ich will den Induktionsschritt verdeutlichen: n\n+1
Dabei wird aber nicht n=n+1 gesetzt!!!

Die Zeichnung verdeutlicht den Übergang von n=4 zu n+1=5.
Wären in auch nur einem der kleinen Quadrate zwei Punkte, so hätten die den Abstand höchstens 2 (weil die kleinen Quadrate die Seitenlänge 1 haben).

Gehen wir also davon aus, dass von den (n+1)2+1 Punkten (zu dem Quadrat der Länge n+1 gehörend) je nur EIN Punkt in den kleinen Quadraten liegt, dann gehen von den ursprünglich (n+1)2+1 gerade 2n+1 (bedenke hier: n=49 Quadrate) ab.
Übrig bleiben (and vielleicht meinst du das als Formel?): (n+1)2+1-(2n+1)=n2+1, die dann in dem (sagen wir mal) mittleren Quadrat liegen müssten (dem, das zu n gehört).

Nach IV liegen dann n2+1 Punkte in einem Quadrat der Länge n, ergo haben dann dort (mindestens) 2 Punkte den Abstand höchstens 2.

ABER: Schubfachprinzip ist deutlich weniger Arbeit!!

Mfg Michael

PS: Entschuldige, HAL9000, ich hatte deine Antwort erst nach dem Abschicken gesehen. Sonst hätte ich sie für mich behalten.
Da nun aber nachgefragt wurde, wollte ich erläutern.
Antwort
HAL9000

HAL9000

20:04 Uhr, 13.11.2019

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Gibt nichts zu entschuldigen. raggner21 hatte Fragen zu beiden Wegen, und wenn das beides beantwortet wird, ist doch alles gut.
Frage beantwortet
raggner21

raggner21 aktiv_icon

21:17 Uhr, 13.11.2019

Antworten
Danke!

Ich habs verstanden. :-) !!