Feladat: 2009. évi Nemzetközi Matematika Diákolimpia 12. feladata Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: nehéz
Füzet: 2011/szeptember, 324. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Kombinatorikus geometria síkban, Nemzetközi Matematikai Diákolimpia, Ponthalmazok, Pont körüli forgatás
Hivatkozás(ok):Feladatok megoldásai: 2011/október: 2009. évi Nemzetközi Matematika Diákolimpia 12. feladata

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

Legyen S a sík pontjainak egy véges, legalább kételemű halmaza. Feltesszük, hogy az S halmaz semelyik három pontja sincs egy egyenesen.
Egy szélmalomnak nevezett folyamat során kiindulunk egy  egyenesből, amely az S halmaznak pontosan egy P pontját tartalmazza. Az egyenes a P forgástengely körül az óramutató járásával megegyező irányban forog addig, amíg először nem találkozik egy másik, S halmazba tartozó ponttal. Ekkor ez a Q pont lesz az új forgástengely, és az egyenes a Q pont körül forog tovább az óramutató járásával megegyező irányban egészen addig, míg újra nem találkozik egy S halmazba tartozó ponttal. Ez a folyamat vég nélkül folytatódik.
Bizonyítsuk be, hogy megválaszthatjuk a PS pontot és a P-n átmenő  egyenest úgy, hogy az S halmaz minden pontja végtelen sokszor lesz a szélmalom forgástengelye.