Şekil 1’deki karenin çevresine eş uzunlukta, kenar uzunlukları birer doğal sayı olan dikdörtgenler çizilecektir. Şekil 2’nin çevresi 180 cm olduğuna göre, kaç farklı dikdörtgen çizilebilir?

Aşağıdaki sorunun çözümü nedir?

Önemli Noktalar

  • Şekil 2’deki görselin çevresi 180 cm olarak verilmiştir.
  • Şekil 1’deki karenin bir birim kenar uzunluğu vardır.
  • Bu karenin çevresine eşit uzunlukta, kenar uzunlukları doğal sayı olan dikdörtgenler çizilecektir.

Şimdi sorunun cevabına geçelim.

Cevap

Şekil 1’deki karenin kenar uzunluğu 1 birim kabul edilir (örneğin 1 cm). Karenin çevresi:

4 \times 1 = 4 \text{ birim}

Şekil 2’nin çevresi 180 cm olarak verilmiş ve bu çevre, Şekil 1’deki karenin çevresinin bir tam katıdır. Bu durumda:

\text{Şekil 2 çevresi} = n \times \text{Şekil 1 çevresi} \Rightarrow 180 = n \times 4 \Rightarrow n = \frac{180}{4} = 45

Yani, Şekil 2’de eş kareler dizisi 45 kare kenarına karşılık gelmektedir.

Soruda, Şekil 1’in çevresine eşit uzunlukta, yani 4 birim çevreye sahip ve kenarları doğal sayı olan dikdörtgenler çizilecektir. Bu dikdörtgenlerin çevresi:

2(a + b) = 4 \quad \Rightarrow \quad a + b = 2

Burada a ve b kenar uzunlukları doğal sayılar (pozitif tam sayılar) olmalıdır.

Bu eşitliği sağlayan doğal sayı çiftlerini bulalım:

  • a=1, b=1 (1+1=2)
  • a=2, b=0 (0 doğal sayı değil, sıfır kenar olmaz)
  • a=0, b=2 (0 olmaz)
  • a=3, b=-1 (negatif olmaz)

Yani sadece a=1, b=1 durumu doğal sayılar ve gerçek kenar uzunlukları olarak mantıklıdır.

Sonuç: Bu koşullara uyan sadece 1 farklı dikdörtgen (aslında bir karenin kendisi) çizilebilir.


Sorunun Adım Adım Çözümü

Şekil 1’deki kare küçük birim kareden oluşuyor, çevresi 4 birim.

Şekil 2’nin çevresi 180 cm olduğuna göre, birim karenin kenar uzunluğunu x cm kabul edersek:

4 \times 45 \times x = 180 \implies 180 = 45 \times 4x \implies 180 = 180x \implies x=1\,cm

Bu durumda birim karenin kenar uzunluğu 1 cm.

Soru: Şekil 1’in çevresine eşit uzunlukta, kenar uzunlukları doğal sayı olan dikdörtgenler çizilecekse, bu dikdörtgenlerin çevresi de 4 cm olmalı.

Bu dikdörtgenlerin kenar uzunlukları a ve b (doğal sayılar) ise:

2(a + b) = 4 \implies a + b = 2

Pozitif doğal sayılarla a+b=2 sadece a=1, b=1 ile sağlanır.

O halde sadece 1 farklı dikdörtgen mümkündür (kare).


Özet Tablo

Parametre Değer
Birim Karenin Çevresi 4 birim (1 cm kenar x4)
Şekil 2’nin Çevresi 180 cm
Kare Kenar Uzunluğu (x) 1 cm
Dikdörtgen Çevresi 4 cm
\displaystyle a + b (kenar toplamı) 2
Farklı Dikdörtgen Sayısı 1

Sıkça Sorulan Sorular

1. Kenar uzunlukları neden sadece doğal sayılar olmalı?
Doğal sayı sınırı soruda açıkça verilmiştir; kenar uzunlukları gerçekçi ölçüler için tam sayılar olmak zorundadır.

2. Sıfır ya da negatif kenar uzunlukları neden kabul edilmedi?
Sıfır veya negatif uzunluk gerçek kenar değil, bu yüzden geometri açısından anlamlı değil.

3. Eğer kenar uzunlukları doğal sayı değilse farklı dikdörtgenler çizilebilir mi?
Evet; ancak soruda doğrudan doğal sayı şartı verildiği için sadece doğal sayıları değerlendirdik.


Çözümü beğendiniz mi? Başka örnek sorular üzerinde birlikte çalışalım mı?

Şekil 1’deki karenin çevresine eş uzunlukta, kenar uzunlukları birer doğal sayı olan dikdörtgenler çizilecektir. Şekil 2’nin çevresi 180 cm olduğuna göre, kaç farklı dikdörtgen çizilebilir?

Önemli Çıkarımlar

  • Şekil 2’nin birim kare kenar uzunluğu s cm olmak üzere çevresi $36s = 180\implies s=5,$cm
  • Şekil 1’deki karenin çevresi $4s = 4\cdot5 = 20,$cm
  • Çevresi 20 cm olan dikdörtgenler için 2(x+y)=20\implies x+y=10 doğal sayısı

İçindekiler

  1. Problemin Analizi
  2. Kare Kenar Uzunluğunu Bulma
  3. Dikdörtgenlerin Sayısının Hesaplanması
  4. Özet Tablosu
  5. SSS

1. Problemin Analizi

Şekil 2, toplam 17 birim karenin birleşiminden oluşan bir poliomino’dur. Birim kare kenar uzunluğu s cm ise, poliominonun çevresi birim kenar sayısı (36) ile $s$’in çarpımına eşittir:

\text{Çevre} = 36\,s = 180 \;\Rightarrow\; s = 5\text{ cm}.

Şekil 1’deki eş kare de kenarı $5,$cm olduğundan çevresi $4\cdot5=20,$cm’dir. Sorunun asıl kısmı, çevresi 20 cm olan tüm dikdörtgenleri bulmaktır.

2. Kare Kenar Uzunluğunu Bulma

  • Şekil 2’nin çevresini oluşturan birim kenar sayısını, komşu kare adyacency formülüyle bulduk:
    P = 4n - 2\cdot(\text{iki kare arası paylaşılan kenar sayısı}) = 36
  • Böylece $36s=180\implies s=5,$cm.
  • Karenin çevresi $P_{\square}=4s=20,$cm.

3. Dikdörtgenlerin Sayısının Hesaplanması

Çevresi 20 cm olacak şekilde kenar uzunlukları doğal sayı olan dikdörtgenler için

2(x + y) = 20 \quad\Longrightarrow\quad x + y = 10,\quad x,y\in\mathbb{N}.

Pozitif tam çözümler (x,y) çifti olarak:
(1,9), (2,8), (3,7), (4,6), (5,5), (6,4), (7,3), (8,2), (9,1)
Ancak dikdörtgenin x\times y ile y\times x biçimleri özdeş olduğundan, x\le y koşulunu görerek sayıyı yarıya indiririz.
Buna göre geçerli çiftler:
$$(1,9),,(2,8),,(3,7),,(4,6),,(5,5)\quad\Longrightarrow\quad 5\text{ farklı dikdörtgen}.$$

Cevap: 5

Özet Tablosu

Ölçü Değer
Birim kare kenarı s 5 cm
Karenin çevresi 4s 20 cm
Dikdörtgen denklemi x+y=10
Farklı dikdörtgen sayısı 5

SSS

  1. Dikdörtgen çözümlerinde sıralamayı neden göz ardı ettik?
    Çünkü x\times y ile y\times x dikdörtgenleri aynı şekli verir.
  2. x veya y sıfır olabilir mi?
    Hayır, kenar uzunlukları doğal sayı olduğundan en az 1 olmalıdır.
  3. Çevresi 20 cm olan bir dikdörtgenin alanı maksimum ne zaman büyük olur?
    x=y=5 olduğunda (5\times5) maksimum alana ulaşılır.
  4. Eğer dikdörtgen yerine eşkenar dörtgen olsaydı ne değişirdi?
    Çevre formülü farklıdır, kenar uzunlukları eşit kabul edildiği için sadece $4a=20\implies a=5,$cm olurdu.

Birlikte benzer alıştırmalar çözerek pekiştirmek ister misin, @Bloom?