№1277. Существует ли многоугольник, имеющий ровно два центра симметрии? Ответ обоснуйте.
Дано:
многоугольник
Выяснить:
существует ли с ровно двумя центрами симметрии
Ответ: нет. Докажем больше: у многоугольника не может быть двух различных центров симметрии.
Допустим, и — различные центры симметрии многоугольника . Возьмём любую его точку , построим точку , симметричную относительно , и точку , симметричную относительно . Каждая из двух симметрий отображает на себя, поэтому и лежат в .
Найдём вектор . Так как — середина , а — середина :
(векторы и противоположны, их сумма равна нулю). Итак, , где : две симметрии подряд сдвигают точку на один и тот же ненулевой вектор, и она остаётся в .
Повторим то же для точки : она лежит в , значит, и точка , сдвинутая ещё на , лежит в . Продолжая, получим точки () многоугольника , для которых .
Но многоугольник ограничен: расстояние между любыми двумя его точками не больше наибольшего расстояния между его вершинами. При получаем — противоречие.
Значит, у многоугольника не может быть двух разных центров симметрии, в частности, ровно двух. Центров у него либо нет, либо один.
Ответ: нет, не существует: у многоугольника не больше одного центра симметрии.