A Pick-tétel egy diszkrét geometria témakörébe tartozó tétel. Először Georg Alexander Pick publikálta 1899-ben. A tétel egy rácssokszög területét adja meg a belsejében és az oldalain található rácspontok számából:
ahol b a belsejében, k az oldalain és a csúcsain található rácspontok számát jelöli.[1][2][3][4]
Bizonyítás
Legyen a rácssokszög csúcsainak száma n, élein található rácspontok száma e, belsejében található rácspontok száma b. Osszuk fel a rácssokszöget maximális számú, átfedés nélküli üres rácsháromszögre! (Ahol az üres alatt azt értjük, hogy se a belsejében, se az oldalain nem tartalmaz rácspontot.) Mivel minden rácspont kizárólag csúcson lesz, élen vagy belül nem, a körülötte levő szögek mind a háromszögek csúcsainál levő szögek lesznek. Felhasználva, hogy egy háromszög szögeinek összege 180°, és hogy egy n-szög belső szögeinek összege (n-2)*180°, azt kapjuk, hogy bármilyen felosztásnál pontosan üres rácsháromszög keletkezik.
Most szükségünk lesz egy lemmára: minden üres rácsháromszög területe ½.
A területét alulról korlátozhatjuk például vektoriális szorzással. Mivel minden csúcsának koordinátája egész, egyik csúcsát origónak véve a területe
amely érték nem kisebb ½.-nél. A területet felülről korlátozhatjuk például egy ismert területű rácssokszög felvételével. Ha adott egy tetszőleges üres rácsháromszög, vegyünk fel köré egy megfelelően nagy, k oldalhosszú négyzetet. Osszuk fel a négyzetet üres rácsháromszögekre, hogy az általunk kiválasztott rácsháromszög is köztük legyen.
N = 2 · (k-1)2 + 4 · (k-1) + (4 - 2) = 2 k2
darab üres rácsháromszögre bontható föl egy k2 területű négyzet, tehát minden benne lévő üres rácsháromszög területe, és így az általunk belátni kívánté is ½.
↑Ball, Keith. Strange Curves, Counting Rabbits, and Other Mathematical Explorations. Princeton University Press, Princeton, NJ, 25–40. o. (2003). ISBN 0-691-11321-1
↑Wells, David. The Penguin Dictionary of Curious and Interesting Geometry. Penguin Books, 183–184. o. (1991)
Források
Georg Alexander Pick (1899). „Geometrisches zur Zahlenlehre”. Sitzungsberichte des deutschen naturwissenschaftlich-medizinischen Vereines für Böhmen „Lotos“ in Prag19, 311–319. o. (egy, a német matematikai társaságnak Prágába küldött előadás szerkesztett változata)
Reeve-tetraéder(en): (0, 0, 0), (1, 0, 0), (0, 1, 0) és (1, 1, r) csúcsú tetraéderek, melyeknek se az oldallapjain, se a belsejükben nincs rácspont, de különböző a térfogatuk, így bizonyítják, hogy térben ez az adat már nem határozza meg egy rácspoliéder térfogatát
Ez a geometriai témájú lap egyelőre csonk (erősen hiányos). Segíts te is, hogy igazi szócikk lehessen belőle!