Торт упакован в коробку с квадратным основанием. Высота коробки вдвое меньше стороны этого квадрата. Ленточка длинной 156см можно перевязать коробку и сделать бантик сверху. А чтобы перевязать её точно таким же бантом сбоку нужна ленточка длинной 178см. Можно ли найти размеры коробки?

В сквере Губернаторского парка, недалеко от Круглой площади, возвышается памятник великому поэту, прозаику, государственному деятелю – Гавриилу Романовичу Державину. Высота монумента – 4,5 метра. Установлен в 2003 году, автор – скульптор из Финляндии Вальтер Сойни.

В Петрозаводске многое связано с именем Державина, и это не случайно. Гавриил Романович с 1784 по 1785 год был губернатором Олонецкой губернии, причем первым губернатором. Несмотря на краткость срока его пребывания на этом посту, он многое успел сделать для нового государственного образования (Олонецкая губерния была учреждена накануне его назначения). Новый губернатор организовал судебную, финансовую систему, открыл первую общегражданскую городскую больницу.

Петрозаводский период жизни нашел отражение в произведениях Державина-литератора. По результатам инспекционной поездки по губернии, была написана «Подённая записка …», одна из глав «Записок из известных всем происшествиев…» также посвящена этому времени. Есть и несколько стихотворений: «Водопад» (Пушкин считал его лучшим из поэтических произведений Державина), «Буря», «На счастие», «Ко второму соседу».

Жители города Петрозаводска чтут память своего знаменитого правителя и, накануне празднования 260-летия со дня его рождения, установили бронзовую фигуру губернатора в парадном мундире, высотой 2,7 м. на постаменте из красного гранита.

Пусть на плоскости изобразили конечное количество точек и всевозможные середины отрезков с вершинами в данных точках.

Ясно, что раз изначальных точек и середин конечное количество, то всевозможные отрезки с вершинами в данных точках и серединах будут иметь конечное количество значений углов с горизонтом в данной плоскости. Благодаря этому всегда можно провести в данной плоскости такую прямую a, которая образует с горизонтом такой угол x, чтобы угол равный 90° - x отличался от всевозможных углов, которые образуют отрезки с концами в данных точках и серединах.  

Таким образом, если спроецировать все точки и середины на данную прямую, то количество полученных различных проекций будет совпадать с количеством всех различных точек и середин в данной плоскости, ведь из-за отличия угла 90° - x данной прямой со всеми остальными углами не существует такой пары точек, что образовывала бы отрезок, который перпендикулярен прямой a, иначе говоря, никакие две точки не спроецируютcя в одну, при этом из теоремы Фалеса следует, что проекции всех середин являются серединами всех отрезков в вершинах полученных проекций точек.

Как видим, мы смогли свести 2-d задачу к 1-d, то есть осталось доказать, что если на некоторой произвольной прямой обозначить n точек, то получим не менее 2n - 3 середин в отрезках в данных точках.

Покажем, что при добавлении на прямую с самого правого края некоторой новой точки, количество середин увеличится как минимум на 2.

Действительно, добавив новую точку ak+1 cправа от самой правой точки ak, получим новую, cамую правую середину b2 отрезка akak+1 (cмотрите рисунок).

Cередину отрезка ak-1ak обозначим b0, а середину отрезка ak-1ak+1 как b1. Очевидно, что  ak-1ak < ak-1ak+1, то есть середина b1 будет правее середины b0, по тем же самым рассуждениям середина b1 будет левее середины b2.

Как видим, имеем 3 различные не совпадающие друг с другом середины b0,b1,b2. Средина b0 была до добавления справа точки ak+1, а значит с добавлением новой точки ak+1 прибавилось как минимум две новые середины b1 и b2. Все остальные середины находятся левее точки b0 и не могут совпадать с данными тремя точками.

Очевидно, что между двумя точками ровно одна середина, тогда учитывая вышеописанный принцип из n точек можно получить как минимум:  1 + 2(n-2) = 2n-3 различных середин, ведь при прибавлении справа новой точки получаем как минимум две новые середины.

Можно добиться того, чтобы можно было получить ровно 2n-3 середин, для этого все расстояния между соседними точками должны  быть одинаковыми (разбиение отрезка на равные части). В этом случае некоторые середины будут совпадать со всеми не крайними точками, которых n-2, а все остальные середины будут серединами отрезков в соседних точках, которых n-1. Всего: n-2 + n-1 = 2n-3 середины.

Что и требовалось доказать.