Feladat: F.2155 Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Füzet: 1978/november, 131 - 132. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Merőleges affinitás, Terület, felszín, Szélsőérték-feladatok differenciálszámítás nélkül, Síkgeometriai szerkesztések, Ellipszis, mint kúpszelet, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1978/május: F.2155

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

Az a nagy-, b kistengelyű ellipszis λ=ab arányú, kistengely irányú affin transzformációval egy a sugarú k körbe megy át. (Ha éppen a nagytengely egyenesét választjuk az affinitás tengelyéül, akkor k az ellipszis ún. főköre.) Affin transzformáció során bármely alakzat területe λ-szorosra változik, függetlenül attól, hogy az alakzat hogyan helyezkedik el a tengelyhez képest és milyen alakú. Az ellipszisbe írható PQR háromszög affin képe egy a k körbe írt P'Q'R' háromszög lesz, és a PQR háromszög területe akkor maximális, ha a P'Q'R' területe maximális, a k-ba írható olyan háromszögek közül, amelyeknek P' csúcsa rögzített. Keressük tehát a körbe írható háromszögek közül a maximális területűt!

 
 

Ismeretes, hogy adott körbe írható háromszögek közül a szabályos háromszög területe a legnagyobb.*
A szerkesztés menete most már könnyen adódik:
Szerkesszük meg az ellipszishez tartozó k kört és a P pont P' affin képét a körön. P' csúcsú szabályos háromszöget szerkesztve a körbe, megkapjuk a Q', R' pontokat. Ezeket 1/λ arányú affinitással leképezzük az ellipszisre, és így kapjuk a keresett Q, R pontokat.
Ezzel a szerkesztéssel valóban az ellipszisbe írható, P csúcsú háromszögek közül a legnagyobb területűt kaptuk meg, ugyanis bármely más Q, R pontot választunk az ellipszisen, a PQR háromszög affin képe nem lesz szabályos, és a kép területe is kisebb a P'Q'R' háromszögénél.
A szerkesztés során minden lépés egyértelműen elvégezhető, így mindig van 1 és csak 1 megoldása a feladatnak. (H. A.)
*Lásd pl. H. Rademacher-O. Toeplitz: Számokról és alakzatokról c. szakköri füzetében (Tankönyvkiadó, Budapest, 1954, 2. kiadás) 14-16. old.