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Il tromino-L

Da un problema presentato da Sprmnt21 al Siggiochi
Data una scacchiera quadrata composta da 2^n X 2^n caselle a cui viene tolta una casella qualunque (non necessariamente sul bordo), dimostrare che e' possibile piastrellarla con piastrelle fatte come in figura:

Esempio:


Risposte & riflessioni

Premessa.
La figura:

è molto nota con il nome di Tromino-L (o L-Tromino) ed ha la seguente proprietà: con quattro Tromini-L si può costruire un nuovo Tromino-L di dimensioni doppie.

La soluzione che propongo mostra come si può fare una tassellazione di un quadrato di lato 2^n con UN SOLO BUCO in un angolo.
Poi si fa migrare questo buco dove si desidera, utilizzando n simmetrie (assiali o centrali) al massimo.

Preferisco illustrare il discorso con alcune figure.

La figura A è una piastrella gialla che rappresenta il buco nella pavimentazione.
La figura B rappresenta i nostri tasselli, chiamati anche L-tromini, nelle quattro possibili posizioni.
La figura C mostra in come un L-tromino può essere unito alla piastrella gialla in modo da formare un quadrato.
Il lato del quadrato è 2*2
Il L-tromino è uno gnomon del quadratino giallo, cioè è una fgura che unita al quadrato dà un quadrato più grande.
La figura D mostra in che modo 4 L-tromini possono essere uniti in modo da formare un L-tromino simile al precedente ma di dimensioni doppie.

Inoltre si può facilmente notare che questo L-tromino più grande è uno gnomon del quadrato con la piatrella gialla e, unito ad esso, forma un quadrato di dimensioni doppie e cioè 4*4

Questa procedura può essere ripetuta a piacere, come mostra ad esempio la figura E.
In pratica con 4 L-tromini di qualunque dimensione si può ottenere un L-tromino di dimensioni doppie.
Unendo questo L-tromino a quelli precedenti, ogni volta si ottiene un quadrato di area quadrupla del precedente.

In questo modo mi sembra dimostrato costruttivamente come ottenere un qualunque quadrato (con una piastrella gialla in un angolo) di lato 2^n ( vedi figura F).

A questo punto, applicando una tecnica di "migrazione del buco", si può traferire la piastrella gialla in qualunque punto della tassellazione quadrata.

La tecnica di "migrazione del buco" può essere semplificata ricorrendo alle simmetrie assiali e centrali.
Osserviamo ad esempio la figura G.

La piastrella gialla può essere trasportata in qualunque punto del quadrato grande con soli tre colpi di simmetria

Vediamo:
Prima simmetria: prendiamo il quadrato (verde + giallo). Con una simmetria a scelta rispetto all'asse c, all'asse d o al centro, è possibile spostare la piastrella gialla in uno qualunque dei quadratini verdi.

Seconda simmetria: prendiamo il quadrato (blu + verde + giallo). Con una simmetria a scelta rispetto all'asse b, all'asse e o al centro, è possibile spostare la piastrella gialla da un posto appropriato nel quadrato (verde + giallo) in uno qualunque dei quadratini blu.

Terza simmetria: prendiamo il quadrato (celeste + blu + verde + giallo). Con una simmetria a scelta rispetto all'asse a, all'asse f o al centro, è possibile spostare la piastrella gialla da un posto appropriato nel quadrato (blu + verde + giallo) in uno qualunque dei quadratini celesti.

Naturalmente le simmetrie vanno fatte NON rispetto al quadrato grande ma rispetto al quadrato più piccolo di volta in volta preso in considerazione.   Estendendo questo caso credo che si possa concludere che: se il quadrato grande ha lato 2^n allora si può spostare il quadratino giallo da un angolo a qualunque altro punto in n simmetrie al massimo.

Ad esempio:

Per passare dalla situazione F alla situazione qui sotto...

E' sufficiente operare così:

1 - originale
2 - simmetria assiale del quadrato verde-giallo rispetto all'asse c
3 - simmetria assiale del quadrato blu-verde-giallo rispetto all'asse e
4 - simmetria del quadrato celeste-blu-verde-giallo rispetto al centro


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