∑ Math BrotherhoodKOMBINATORIKA
Kombinacije · Kolinearne trojke

Trouglovi u mreži 4 × 4

Brojimo horizontalne, vertikalne i dijagonalne trojke koje ne određuju trougao.

Zadatak 8 Izvorni broj: 18

Broj različitih trouglova čija temena \(A_k(x_k,y_k),\ k\in\{1,2,3\}\), imaju celobrojne koordinate iz skupa \(\{1,2,3,4\}\) jednak je:

  1. A) 524
  2. B) 540
  3. C) 532
  4. D) 510
  5. E) 516
  6. N) Ne znam.

Rešenje

Sve trojke tačaka

Za svaku koordinatu postoje četiri izbora, pa mreža ima 16 tačaka. Biramo tri različite tačke bez obzira na redosled:

\[\binom{16}{3}=560.\]

Horizontalne i vertikalne trojke

Postoje četiri reda i četiri kolone, svaki sa po četiri tačke. Na svakoj od tih osam pravih biramo tri tačke:

\[N_{\mathrm{hv}}=8\binom{4}{3}=32.\]

Dijagonalne trojke

U svakom od dva dijagonalna smera postoje jedna prava sa četiri tačke i dve prave sa po tri tačke. Kraće dijagonale ne sadrže trojku:

\[N_{\mathrm{d}}=2\left(\binom{4}{3}+2\binom{3}{3}\right)=2(4+2)=12.\]

Drugih smerova sa tri tačke nema. Najmanji celobrojni korak duž takve prave označimo sa (a, b). Tri tačke zauzimaju raspon od najmanje 2|a| po x-osi i 2|b| po y-osi. Kako je raspon mreže samo 3, važi |a| ≤ 1 i |b| ≤ 1. To daje samo horizontalni, vertikalni i dva dijagonalna smera.

Mreža 4 puta 4Šesnaest tačaka sa koordinatama od 1 do 4. Označene su tri paralelne dijagonale sa četiri, tri i tri tačke.11223344xy
U jednom dijagonalnom smeru dužine su 3, 4 i 3 tačke; isto važi i za drugi smer.

Broj trouglova

\[N=560-32-12=516.\]

Rezultat

Tačan odgovor: E
\[\boxed{516}\]

Temena označavamo sa A₁, A₂, A₃, ali promena njihovih oznaka ne daje novi trougao.