Feladat: 1343. matematika feladat Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Arányi P. ,  Bárány I. ,  Deák J. ,  Domokos Zsuzsanna ,  Elekes Gy. ,  Gyenes G. ,  Herszényi B. ,  Jereb L. ,  Loparits Éva ,  Majtényi G. ,  Márki L. ,  Nagy Klára ,  Palotás Á. ,  Pete L. ,  Simig Gy. ,  Staub Klára ,  Szeidl L. ,  Székely G. ,  Szemkeő Judit ,  Verdes S. ,  Vesztergombi Katalin 
Füzet: 1965/szeptember, 27 - 28. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Kombinatorikus geometria síkban, Kombinatorikai leszámolási problémák, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1964/október: 1343. matematika feladat

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

Az adott 5 pontot páronként összekötő egyenesek száma 54/2=10, mert mindegyik pontból 4 másik pontba indul egyenes, és az 54 szorzatban minden ilyen egyenest 2 pontnál veszünk számításba; ezek a feltevés szerint mind más-más irányúak. Mindegyik összekötő egyenesre 3 további pontból bocsátunk merőlegest, ezek a feltevés miatt mind különbözők, így a merőlegesek összes száma 103=30, ezek 3-asával párhuzamosak.
Kiválasztva kettőt az összekötő egyenesek közül, a rájuk merőleges 33 egyenes 9 metszést ad. A 10 összekötő egyenes közül 2-t ‐ a fentihez hasonló meggondolás szerint ‐ 109/2=45-féleképpen választhatunk, így a 30 merőleges között 459=405 páros metszés jön létre.
Számos esetben azonban a merőleges-pár az adott pontok valamelyikében metszi egymást. Az adott pontok mindegyikén át 6 merőlegest húztunk ‐ ti. a további 4 pontot páronként összekötő 43/2 egyenesre. E 6 merőleges közül választott mindegyik párnak a metszéspontja a kiszemelt adott pont, 1 ilyet tehát fent 65/2=15 egyenespár esetében kaptunk meg. Az 5 adott pont 515=75 ilyen figyelmen kívül hagyandó páros metszést fog össze.
Egybeesések adódnak bizonyos az adottaktól különböző pontokban is. Az eredeti pontok közül választott bármelyik három egy háromszöget határoz meg, a vizsgált merőlegesek között minden ilyen háromszögnek mindegyik magasságvonala fellép, és minden megrajzolt merőleges egy ilyen háromszög magasságvonala. Így minden háromszög magasságpontjában három esik egybe a páros metszésekből, ezen a címen a várható metszéspontok száma 2-vel csökkentendő. ‐ Háromszöget ugyanannyit határoznak meg az adott pontok, mint páronkénti összekötő egyenest, vagyis 10-et, ti. az összekötött pontpár egyértelműen meghatározza a kimaradt pontok háromszögét, és fordítva is. A magasságpont sohasem esik a háromszög valamelyik csúcsába, mert ez csak derékszögű háromszögben következik be, adott pontjaink viszont nem határoznak meg derékszögű háromszöget. A várható metszéspontok száma így 102-vel csökken, és a figyelembe veendő különböző metszéspontok maximális száma 405-75-20=310.

 
Staub Klára (Budapest, Apáczai Csere J. gyak. g. III. o. t.)
 

Megjegyzés. Számos dolgozat a 30 merőleges révén gondolható 3029/2=435 páros metszésből indult ki, és a párhuzamosságok miatt elmaradó 30 metszés leszámításával jutott el a 405 párhoz, a fenti megoldás kiindulásához.
A következő meggondolás viszont az adott pontokba eső metszések megszámlálását kerüli el. Az adott pontok közül kiszemelt kettőből 66 merőleges indul ki. Közülük egyet-egyet kiválasztva 3 esetben párhuzamosakat kapunk ‐ ti. amikor a további 3 pont alkotta háromszög ugyanazon oldalaira bocsátott merőlegeseket választunk össze, a további 66-3=33 esetben az eredeti pontoktól különböző metszéspont jön létre. A 10 pontpár 330 pontot ad, ebből vonandó le a magasságpontok okozta további csökkenés.