Ma lo sapete perché usate i quaderni a quadretti?

“E quelli che hanno i fogli a righe? Eh? Eh? Già coi quadretti non son capaci di fare un disegno decente, figuriamoci con le righe!”.

“Calma”.

“Santo cielo!”.

“Rilassati, dai”.

“E il righello? Almeno un righello, no? Cosa ci vuole a usare un righello?”.

“Dai, su. Cosa succede?”.

“Eh, succede che ogni volta che vedi uno studente disegnare come se i quadretti non esistessero, ti senti un po' morire dentro”.

“Eh, via”.

“Non sanno fare un angolo retto nemmeno coi quadretti, ti dico! Ma non dico angoli retti che non seguono la griglia, eh, dico proprio angoli retti che usano gli angoli già disegnati”.

“Ehm, angoli retti che non seguono la griglia? Si può?”.

“CERTO CHE SI PUÒ, NON TI CI METTERE ANCHE TU EH?”.

“Ah, ma dai. Beh, usando le diagonali, certo, ci si riesce”.

“Non solo, puoi fare un po' quello che vuoi. Dai, ti faccio vedere qualche disegnino: guarda come è facile costruire dei quadrati”.

“Ah, ma guarda. E si possono fare anche altri poligoni?”.

“Beh, di poligoni ne fai finché vuoi. Se invece intendi poligoni regolari, c'è una bella dimostrazione senza parole che risponde alla tua domanda”.

“E qual è questa risposta?”.

“Te la lascio trovare guardando questa figura”.

“Bella, eh, ma non capisco cosa dimostri”.

“C'è un pentagono…”.

“E fin qui ci siamo”.

“Supponiamo che i suoi vertici stiano su una griglia quadrettata”.

“Ah, supponiamolo pure, ma se la disegnavi era meglio: io non ci riesco”.

“Certo, ma tra un attimo scoprirai perché non l'ho disegnata”.

“Va beh. Quindi?”.

“Sì. Dopo aver disegnato il pentagono iniziale, ho fatto ruotare ogni suo lato di 90 gradi in senso antiorario, intorno a uno dei due vertici”.

“Ah, ecco”.

“Ora, sarai d'accordo con me quando dico che se ruoto una griglia quadrata di 90 gradi, ottengo nuovamente la stessa griglia quadrata”.

“Senza dubbio, sì, sono d'accordo”.

“Quindi, se i vertici del pentagono grande stavano su una griglia quadrata, ci stanno anche i vertici che sono stati spostati dalle rotazioni”.

“Uhm, ma non hai mica applicato la stessa rotazione: il centro è stato spostato ogni volta”.

“Certo, ma quello che importa è che se ruoti di 90 gradi intorno a un punto della griglia, finisci sempre su un punto della griglia”.

“Ah, giusto”.

“Quindi i vertici ruotati, che sono vertici di un altro pentagono, stanno sempre sulla nostra griglia quadrettata”.

“Vero”.

“E allora vai avanti così, ripeti il procedimento. Prima o poi otterrai un pentagono più piccolo di un quadratino della tua griglia”.

“Mi sembra impossibile”.

“Lo è”.

“Ah, ecco. Quindi non si può fare un pentagono su una griglia quadrata: molto bene. È una proprietà specifica dei pentagoni?”.

“No, ti mostro qualche altra figura”.

“Ah, ma guarda. E funziona sempre?”.

“Beh, prova a pensarci un po'. Col quadrato non funziona, ad esempio”.

“E vabbé. Con gli altri poligoni?”.

“Qui hai visto pentagono, esagono e ettagono. Se aumenti il numero di lati, le figure non cambiano di molto: per essere più precisi, se ruoti i lati di 90 gradi e ricongiungi i vertici, ottieni un poligono più piccolo. Questo succede perché i punti, dopo la rotazione, finiscono all'interno del poligono iniziale”.

“Ah, ecco perché col quadrato non funziona: quando ruoti i lati riottieni la stessa figura”.

“Esattamente: i lati del quadrato già formano angoli di 90 gradi, quindi ruotandoli non cambia nulla. Il pentagono, invece, ha angoli interni maggiori di 90 gradi, e con la rotazione i lati finiscono al suo interno. Stessa cosa per l'esagono, l'ettagono, eccetera”.

“Interessante. Manca il triangolo, mi pare”.

“Manca il triangolo. E se ruoti i lati di un triangolo equilatero ottieni una figura più grande, non più piccola”.

“Oh. E allora come si fa?”.

“Beh, se fosse possibile mettere un triangolo equilatero su una griglia quadrata, ci si potrebbe mettere anche un esagono”.

“E perché?”.

“Eh, perché con sei triangoli equilateri fai un esagono”.

“Ah, giusto. E siccome l'esagono non si può disegnare, non si può disegnare nemmeno il triangolo”.

“Proprio così: se fosse possibile disegnare il triangolo, si potrebbe immediatamente disegnare l'esagono, ma siccome è impossibile disegnare l'esagono, allora è impossibile anche disegnare il triangolo”.

“Ottimo”.

“Ed ecco quindi il teorema: non esistono poligoni regolari non degeneri aventi i vertici su una griglia regolare, eccezion fatta per il quadrato”.

[Grazie a Joel David Hamkins]