Question

【題目】證明：任何一個正方形均可分割成個全等的非矩形圖形，其中，、為互不相等的素數．

Answer 1

【答案】見解析

【解析】

若存在一個矩形可分割成個全等的非矩形圖形，則可通過倍長這個矩形的兩邊長將其拉伸成一個正方形．

此時，可考慮用較簡單的“角形”（如圖4）來分割該矩形．

因此，只需說明存在個角形拼成的矩形，也就是說存在一個面積為的矩形可完全分割成角形即可，不妨設．

當時，對任意的素數，必存在一個面積為的矩形可分割成角形（由個的矩形并排組成的矩形），即任何一個正方形可分割成個全等的非矩形圖形．

當時，只需說明存在一個面積為的矩形可分割成角形即可．

先將一個的矩形分割成15個角形（如圖5），稱該矩形為“基本矩形”．

（1）若，，其基本矩形就是它的分割．故命題成立．

若，，由為素數，知為奇數．

此時，只需在基本矩形下添若干行的矩形即可，而每個的矩形是由三個的矩形并排而成，可分割成角形．故命題成立．

（2）若，由（1），知可用角形拼成一個的矩形．

由于，又為奇素數，為的倍數，因此，可在原的矩形右側添加若干個的矩形，而每個的矩形可分割成角形，它們一起構成一個面積為的矩形．

故命題成立．

綜上，對任意的素數、，均存在一個矩形，可將其分割成個角形．

從而，任何一個正方形均可分割成個全等的非矩形圖形，其中，、為互不相等的素數．