Reynir er að flísaleggja rétthyrningslaga gólfflöt. Til þess notar hann
hvítar og svartar ferningslaga flísar sem hann leggur í munstur eins og á skákborði.
Hann
byrjar á að setja heila flís í eitt hornið og heldur áfram út frá því horni. Þegar
hann hefur lokið við flísalagninguna þá tekur hann eftir því að samanlagt flatarmál
hvítu flísanna á gólfinu er jafnt samanlögðu flatarmáli svörtu flísanna. Sýnið að
önnur hliðarlengd gólfflatarins er heilt margfeldi af hliðarlengd flísanna og að
fjöldi flísa meðfram þessari hlið er jöfn tala.
Lausn
Til einföldunar skulum við hugsa okkur að flísarnar séu ein
lengdareining á kant og að byrjað sé á að setja hvíta flís í horn.
Síðan hugsum við okkur að hliðarlengdir gólfflatarins séu
$x=2m+a$ og $y=2n+b$, þar sem $m$ og $n$ eru heilar tölur,
$0\lt a \leq 2$ og $0\lt b \leq2$.
Þegar við erum búin að flísaleggja rétthyrning með hliðarlengdir $2m$ og
$2n$, þá höfum við lagt jafn margar hvítar og svartar flísar í hverja
röð og flatarmál þeirra því jafnt. Við leggjum nú líka flísar á
rétthyrninginn af breidd $b$ meðfram þeirri hlið svæðisins sem við höfum
þegar lagt sem hefur lengdina $2m$.
Við leggjum eina eða tvær raðir af flísum eftir því hvort
$b \leq 1$ eða $b \gt 1$ og allar flísarnar í hvorri röð eru jafn stórar.
Þar sem $2m$ er slétt tala, þá leggjum við jafn margar hvítar flísar og
svartar í hvora röð og því samanlagt flatarmál hvítu flísanna jafnt
samanlögðu flatarmáli þeirra svörtu.
Við förum eins að með rétthyrninginn af breidd $a$ meðfram hinni hlið
svæðisins sem við byrjuðum á að leggja. Þá er aðeins eftir að
leggja flísarnar í hornið sem á að líta út eins og einhver af myndunum
fjórum hér til hliðar. Flatarmál hvítu og svörtu flísanna sem við höfum
þegar lagt er jafnt svo flatarmál hvítu flísanna og þeirra svörtu í
þessu horni þarf líka að vera jafnt. Við sýnum að svo getur ekki verið.
Greinilegt er að flatarmál svörtu og hvítu bútanna er ójafnt
ef $0\lt a \leq 1$ eða $0\lt b \leq 1$. Ef $a \gt 1$ og $b \gt 1$ og við gefum okkur að
flatarmál hvítu og svörtu skikanna sé jafnt, þá er
$$
1+(a-1)(b-1)=(a-1)+(b-1).
$$
Þessi jafna jafngildir
$$
0=1-(a-1)-(b-1)+(a-1)(b-1)=(2-a)(2-b)
$$
svo að annaðhvort er $a=2$ eða $b=2$.
Höfum þá sýnt að önnur hliðarlengd gólfflatarins er heilt margfeldi af
hliðarlengd flísanna og að fjöldi flísa meðfram þeirri hlið er jöfn tala.