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IntroduzioneTeorema di Pick
Esiste un modo curioso per calcolare l'area di un triangolo, ma anche di un qualsiasi poligono, scoperto dal matematico austriaco Georg Pick (1859-1942). Disegniamo su un foglio quadrettato il triangolo ABC con i tre vertici sui nodi (o vertici) dei quadretti. L'area del triangolo è:
A = 10 x 4 : 2 = 20 quadretti
Coloriamo in azzurro, i nodi della quadrettatura che sono sul contorno del triangolo, e in verde i nodi che sono all'interno del contorno del triangolo.
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Aggiungiamo al numero dei nodi verdi la metà del numero dei nodi azzurri e al risultato togliamo 1. Cosa otteniamo?
15 + 12 : 2 - 1 = 20
Un numero uguale al valore dell'area del triangolo. E' soltanto una coincidenza? Disegniamo un triangolo rettangolo sempre di area 20 quadratini. Questa volta i nodi che sono sul contorno del triangolo sono 16 mentre i nodi interni sono 13.
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I due numeri sono cambiati perchè è cambiata anche la forma del triangolo, eppure, se aggiungiamo al numero dei nodi verdi la metà del numero dei nodi azzurri e al risultato togliamo 1 otteniamo ancora 20.
13 + 16 : 2 - 1 = 20
Consideriamo altri due triangoli ottenuti con un elastico teso fra i chiodi di un geopiano. Un geopiano è una tavoletta di legno quadrata su cui sono infissi, a intervalli regolari, chiodi sporgenti, che delineano sulla tavola un reticolo quadrato.
Il triangolo ottusangolo ha l'area di 12 quadretti, il suo contorno tocca 14 chiodi e racchiude 6 chiodi. E come possiamo verificare si ha:
6 + 14 : 2 - 1 = 12
Il triangolo acutangolo ha l'area di 10,5 quadretti, il suo contorno tocca 11 chiodi e racchiude 6 chiodi. Applicando la solita regola:
6 + 11 : 2 - 1 = 10,5
otteniamo lo stesso valore dell'area del triangolo. E' evidente che tra l'area del triangolo, il numero C dei nodi sul contorno e il numero I dei nodi interni, esiste la seguente relazione scoperta da Pick:
A = I + C : 2 - 1