Feladat: 540. matematika feladat Korcsoport: 18- Nehézségi fok: nehéz
Megoldó(k):  Ambrus L. ,  Beke Éva és Mária ,  Beretvás T. ,  Csáki E. ,  Csanády M. ,  Csiszár I. ,  Deseő Z. ,  Eördögh Z. ,  Gergely P. ,  Grätzer Gy. ,  Gyapjas F. ,  Harza T. ,  Horváth J. ,  Kántor S. ,  Klafszky E. ,  Kovács László ,  Lábos E. ,  Marik M. ,  Mercz F. ,  Mohos B. ,  Papp Z. ,  Tolnai T. ,  Tomor B. ,  Uray L. ,  Zawadowski Alfréd ,  Zsombok Z. 
Füzet: 1954/január, 18 - 19. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Másodfokú (és arra visszavezethető) egyenletek, Geometriai valószínűség, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1953/április: 540. matematika feladat

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

Mivel biztos, hogy a fémlemez középpontja valamely háromszög belsejébe vagy határvonalára esik, azért elég egy ABC háromszöget vizsgálni, melynek oldalát tekintjük hosszegységnek.
Legyen a fémlemez keresett átmérője 2x. Mindjárt leszögezhetjük, hogy x szükségképpen kisebb a beírt kör ϱ sugaránál, mert különben a fémlemez nem eshetne teljes terjedelmével a háromszög belsejébe. Tehát

x<ϱ=360,289.

A kedvező terület a lemez középpontjára nézve, abban az esetben, ha a lemez teljesen a háromszög belsejébe esik, a háromszög belsejében lévő A'B'C' szabályos háromszög, melynek oldalai párhuzamosak az ABC oldalaival és utóbbiaktól x távolságnyira vannak (1. ábra).
 
 
1. ábra
 

A'B'C' oldala A'B'=A1B1-2A1A'=1-2xtg60=1-2x3 és így területe (1-2x3)234.
Abban az esetben, ha a fémlemez két oldalt részben elfed, de csúcspontot nem, a fémlemez centrumára kedvező terület az egyes csúcspontoknál az ABC oldalai és az A'B'C' oldalainak meghosszabbításai által határolt rombusz, kivonva az x sugarú 60-os körcikket (2. ábra).
 
 
2. ábra
 

Egy ilyen 5 oldalú, vegyesvonalú idom területe tehát xsin60x-x2π6=2x233-x2π6. Mivel pedig 3 ilyen idom van, azért a kedvező terület 2x23-x2π2.
Feladatunk szerint a két kedvező terület egyenlő, vagyis
(1-2x3)234=2x23-x2π2.

Ez x-re nézve másodfokú egyenlet, mely rendezés után ilyen alakú
(43+2π)x2-12x+3=0,
amiből
x1,2=12±96-83π83-4π12±7,24526,43,
és így
x14,75526,430,180,[x219,24524,430,729].

Az x<ϱ0,289 miatt x2 nem jöhet számításba, tehát a keresett átmérő 2x=0,360.
Megjegyzés: Ha a fémkörlap középpontja az MNPQR idom belsejébe esik, akkor a fémlemez 3 háromszög oldalt fed le részben (a harmadik a szomszédos háromszögek egyikének oldala). Precízebb lett volna a legalább két háromszög-oldalt fogalmazás.
 

Kovács László (Debrecen, Ref. g. III. o. t.)