Квадратура круга Тарского

Круг и квадрат одинаковой площади

Квадрату́ра кру́га Та́рского — задача о равносоставленности круга и равновеликого квадрата.

Формулировка

Возможно ли разрезать круг на конечное число частей и собрать из них квадрат такой же площади?

Более формально: можно ли разбить круг на конечное количество попарно непересекающихся подмножеств и передвинуть их так, чтобы получить разбиение квадрата такой же площади на попарно непересекающиеся подмножества?

История

В 1925 году задача была сформулирована польско-американским математиком Альфредом Тарским.

В 1963 году был достигнут первый прогресс в решении задачи. Было доказано, что равное разложение невозможно получить разрезанием вдоль жордановых кривых, то есть если разбиение Тарского существует, то оно требует сложных фрактальных кусков, испещренных дырами и замысловато зазубренными краями[1].

В 1990 году возможность такого разбиения доказал венгерский математик Миклош Лацкович.

Доказательство Лацковича опирается на аксиому выбора. Найденное разбиение состоит из примерно 1050 частей, которые являются неизмеримыми множествами и границы которых не являются жордановыми кривыми. Для перемещения частей достаточно использовать только параллельный перенос, без поворотов и отражений.

Однако доказательство Лацковича не было конструктивным, он лишь доказал, что разбиение можно сделать, но он не мог ни сказать, как построить части, ни каким-либо образом описать их.

В 2005 году Тревор Уилсон доказал, что существует требуемое разбиение, при котором части можно сдвигать параллельным переносом таким образом, чтобы они всё время оставались непересекающимися.

В 2017 году Эндрю Маркс и Спенсер Унгер нашли первое полностью конструктивное решение задачи Тарского с разбиением на 10200 борелевских кусков[2].

В 2021 году Мате, Ноэль и Пихурко улучшили свойства борелевских кусков, необходимых для конструктивного решения задачи Тарского. Хотя количество требуемых частей в новом решении осталось прежним (10200), найденные ими куски проще по форме и их намного легче визуализировать. Это открывает путь к дальнейшему упрощению разбиение и уменьшению числа кусков. Согласно предположению одного из авторов, должно существовать разбиение Тарского из 22 кусков или меньше[3][4].

См. также

Примечания

  1. Dubins L., Hirsch M. W., Karush J. Scissor congruence (англ.) // Israel Journal of Mathematics. — 1963. — Vol. 1, iss. 4. — P. 239–247. — doi:10.1007/BF02759727.Открытый доступ
  2. Marks A., Unger S. Borel circle squaring (англ.) // Annals of Mathematics. — 2017. — Vol. 186, iss. 2. — P. 581—605. — doi:10.4007/annals.2017.186.2.4. Архивировано 11 ноября 2020 года.
  3. Máthé, András; Noel, Jonathan A.; Pikhurko, Oleg (2022-02-03). "Circle Squaring with Pieces of Small Boundary and Low Borel Complexity". arXiv:2202.01412 [math.MG].
  4. Nadis, Steve An Ancient Geometry Problem Falls to New Mathematical Techniques (англ.). Quanta Magazine (8 февраля 2022). Дата обращения: 18 февраля 2022. Архивировано 18 февраля 2022 года.

Ссылки