25.5.22

Rektifizierung mit Heptominos: 28 P-Heptominos in einem 14x14-Quadrat

Die für die Rektifizierung verwendeten Teile werden immer größer: Wir wollen versuchen, mit mehreren Exemplaren eines einzigen Heptominos ein Rechteck zu füllen. Für diese sogenannte Rektifizierung soll das folgende P-Heptomino verwendet werden.

Schon Martin Gardner [1] wusste, dass 14x14-Quadrat sich mit 28 solchen Heptominos füllen lässt. Vermutlich wurde dies von David Klarner [3] gefunden.

Schwierigkeit: Dies zu tun ist ein mittelschweres Geduldspiel. Wenn man sich damit vertraut gemacht hat, wie benachbarte Steine an den Kanten des Rahmens zusammenpassen, dann wird es etwas übersichtlicher.

3D-Druck: Dieses Geduldspiel gibt es momentan nur als 3D-Druck. Die STL-Datei für die Steine und den Rahmen wie oben abgebildet finden Sie unter den 3D-Modellen zum Blog auf Thingiverse.

Frage: Finden Sie weitere ansprechende Formen, die aus 18 oder weniger solchen Hexominos gelegt werden können?

Mehr füllbare Rechtecke für das P-Heptomino: Folgenden Rechtecke sind möglich (siehe [2]):

  • 11x(35+7k)   (k=0,1,2,...)
  • 12x(21+7k)   (k=0,1,2,...)
  • 14x14, 19, 20, 22, 23, 25 und alle weiteren
  • 21x14, 15, 16 und alle weiteren
  • und größere.

Interessant ist, dass Rechtecke mit einer Breite von 14 (und größeren Vielfachen von 7) ab einer gewissen Länge alle mit diesem Heptomino füllbar sind. Damit ist das P-Heptomino sehr vielseitig verwendbar. 

Quader füllen

Falls das Heptomino aus Elementarwürfeln besteht, kann man auch versuchen, Quader zu füllen. Natürlich muss eine Seitenlänge durch 7 teilbar sein. Hier ein Beispiel:


Mit den 28 P-Heptominos kann man die folgenden Quader füllen:
  • 3x3x7 mit 9 P-Heptominos (siehe Bild)
  • 3x4x7 mit 12 P-Heptominos
  • 3x5x7 mit 15 P-Heptominos
  • 4x4x7 mit 16 P-Heptominos
  • 4x5x7 mit 20 P-Heptominos
  • 5x5x7 mit 25 P-Heptominos.
Aus diesen Quadern lassen sich mit ggf. mehr P-Heptominos alle größeren Quader a x b x 7c zusammensetzen.

Eine vollständige Übersicht zur dreidimensionalen Rektifizierung mit dem P-Heptomino gibt es bei [4] und [5].

Rektifizierung mit anderen Heptominos

Ähnlich wie bei den Tetrominos, Pentominos und Hexominos können wir uns die anderen Heptominos anschauen und nach der Rektifizierbarkeit fragen. Interessant ist außer dem oben betrachteten Heptomino nur noch das folgende Y-Heptomino:


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Mehr Info:
[1] Martin Gardner: Mathematische Hexereien, Kapitel 13. Ullstein-Verlag 1988

Kumiki-Kristall der Größe 3