Poza podstawą programową — objętość i geometria przestrzenna (polski akcent, szkoła lwowska). Dowolne trzy bryły w przestrzeni można jednym płaskim cięciem podzielić jednocześnie na dwie równe co do objętości części — niezależnie od ułożenia. Hipotezę postawił Hugo Steinhaus, a udowodnił Stefan Banach (z twierdzenia Borsuka-Ulama), ~1938 r.
Co się właśnie stało?
Zmieniałeś ułożenie trzech obiektów — od równej kanapki po zupełnie rozrzucone składniki. Za każdym razem jedna prosta (w przestrzeni: jedna płaszczyzna) dzieliła jednocześnie chleb, ser i szynkę na dwie równe co do „objętości" połowy. Nie trzeba było niczego równo układać — takie cięcie istnieje zawsze.
Twierdzenie o kanapce z szynką:
To jeden z najbardziej zaskakujących i zabawnie nazwanych wyników topologii — z ważnym polskim wkładem. Mówi ono, że dowolne trzy bryły umieszczone w przestrzeni trójwymiarowej — obrazowo: kromkę chleba, plaster sera i plaster szynki, ułożone jakkolwiek — można jednym prostym cięciem (jedną płaszczyzną) podzielić tak, by każdy z trzech składników został przepołowiony na dwie równe co do objętości części.
Ogólnie (Stone–Tukey, 1942):
obiektów w przestrzeni -wymiarowej da się przepołowić jedną hiperpłaszczyzną (dzielącą przestrzeń na dwie części i ):
Dla (chleb, ser, szynka) hiperpłaszczyzna to zwykła płaszczyzna, a „objętość" to objętość każdej z trzech brył.
Skąd to wiadomo? (i dlaczego działa w modelu)
Hipotezę postawił Hugo Steinhaus (współtwórca lwowskiej szkoły matematycznej), a udowodnił ją Stefan Banach, korzystając z twierdzenia Borsuka–Ulama (autorstwa polskiego matematyka Karola Borsuka). W naszym poglądowym modelu 2D każdy obiekt jest figurą środkowosymetryczną (elipsą), a prosta połowi taką figurę dokładnie wtedy, gdy przechodzi przez jej środek — dlatego jedna prosta biegnąca przez środki wszystkich trzech obiektów połowi je jednocześnie.
Dlaczego to piękne:
To wzorcowy przykład, jak abstrakcyjna topologia (twierdzenia o punktach stałych i o antypodach) daje bardzo konkretny, „kuchenny" wniosek — i jak polscy matematycy okresu międzywojennego współtworzyli światową matematykę.
Zapamiętaj: dowolne trzy bryły w przestrzeni można jedną płaszczyzną przepołowić naraz — zawsze istnieje takie cięcie. To twierdzenie o kanapce z szynką (poza podstawą programową — objętość i geometria przestrzenna; polski akcent: szkoła lwowska).
Tak — twierdzenie o kanapce z szynką gwarantuje istnienie płaszczyzny połowiącej wszystkie trzy naraz.
Z obrazu: chleb, ser i szynkę (trzy bryły) można jednym cięciem noża przepołowić jednocześnie.
Hipotezę postawił Hugo Steinhaus, a udowodnił Stefan Banach (szkoła lwowska), korzystając z twierdzenia Borsuka-Ulama.