Кіріспе
Қарапайым көпбұрыштың дөңгелекке үнемі қозғалуы туралы. Ереженің шеберлік мәселесі – дискретті геометрия мәселесі, оны былай қоюға болады: қарапайым жазық көпбұрышты барлық төбелері дөңгелек орналасқан күйге үнемі жылжытуға бола ма, сонда шеттерінің ұзындығы мен қарапайымдылығы сақталады ма? Тығыз байланысты мәселе – кез келген өзіндік кесіспейтін көпбұрышты тізбекті түзуге болатынын көрсету, бұл ретте шеттері арасындағы қашықтықтар сақталады және қиылыстар болмайды. Екі мәселені де сәтті шешкен. Бұл мәселе 19-шы және 20-шы ғасырдың басында металл рулеткалардың жақсаруына дейін шеберлер арасында танымал болған көп буынды ағаш ережелерінің құрметіне аталған.
The carpenter's rule problem is a discrete geometry problem, which can be stated in the following manner: Can a simple planar polygon be moved continuously to a position where all its vertices are in convex position, so that the edge lengths and simplicity are preserved along the way? A closely related problem is to show that any non self crossing polygonal chain can be straightened, again by a continuous transformation that preserves edge distances and avoids crossings. Both problems were successfully solved by
The problem is named after the multiple jointed wooden rulers popular among carpenters in the 19th and early 20th centuries before improvements to metal tape measures made them obsolete.
Комбинациялық дәлелдеу
Олардың жұмысынан кейін, Илеана Стрейну робот қолының қозғалысын жоспарлау терминологиясында қарапайым комбинаторлық дәлел келтірді. Бастапқы дәлел де, Стрейну дәлелі де кірістің кеңеймейтін қозғалыстарын, яғни үздіксіз трансформацияларды табу арқылы жұмыс істейді, онда екі нүкте ешқашан біріне-бірі жақындамайды. Стрейну дәлелінің нұсқасы кірістіге қабырғаларды қосып, тік псевдотриангуляция құрайды, осы графтан бір қосылған дөңгелек қабырғасын алып тастайды және қалған графтың барлық қашықтықтар кемімейтін бір параметрлі қозғалыстар отбасына ие екенін көрсетеді. Мұндай қозғалыстарды қайта-қайта қолдану арқылы, ақырында ешқандай қосымша кеңейтілген қозғалыстар мүмкін емес жағдайға жетеді, бұл тек кіріс түзуленген немесе дөңгеленген кезде ғана болуы мүмкін. Олар осы нәтижені қағазды бүктеу математикасына қолданып, кез келген бір түбірлі оригами пішінін қағаздың қарапайым, өзімен қиылыспайтын қозғалыстарын ғана пайдалана отырып қалай бүктеуге болатынын сипаттайды. Негізінде, бұл бүктеу процесі – ұзындығы π-ден кіші көпбұрышты дөңгелектеу мәселесінің уақытқа қатысты кері процесі, бірақ бұл Евклид жазықтығында емес, сфера бетінде жүзеге асырылады. Бұл нәтиже 2π-ден кіші жиек ұзындығы бар сфералық көпбұрыштар үшін де қолданылды.
Жалпылау
Карпентер ережесі мәселесін түзетілетін қисықтарға жалпылады. Ол кез келген түзетілетін Иордан қисығының ұзындығын арттырмай және кез келген екі нүкте арасындағы қашықтықты кемітпей, дөңгелекке айналдыруға болатынын көрсетті. Ол орта мектеп оқушысы кезінде жасаған бұл зерттеуі 2007 жылғы Intel Science Talent Search байқауында Pardon жүлдесінің екінші орынын жеңіп алды.