A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre. A legrövidebb útvonalon való repülés azt jelenti, hogy a mozgás pályája ‐ az a földi vonal, amely fölött a gép haladt ‐ a gömbnek tekintett Földön az a főkör, amelyet az sík metsz ki (jelöl ki) a felületből; itt Osló városát, pedig a Föld középpontját jelöli. Ugyanis a gömbön a távolságot az és sugarak közti szöggel mérjük, és így , ahol , radiánban értve, és a Föld sugara (1 ábra).
1. ábra Az főkör síkját az , pontok mellett az határozza meg, hogy a repülőgép nyugati irányban indult el, vagyis merőlegesen az észak-déli irányra, az Oslót az Északi sarkkal összekötő délkörre, tehát az ezt tartalmazó síkra is merőlegesen. Így a pályasík is merőleges -re, hiszen az Osló-beli sebességvektor (és érintő) is -ben van, és ha egy sík tartalmaz egy olyan egyenest, amely merőleges egy másik síkra, akkor a két sík merőleges egymásra. Továbbmenve azt jelenti ez, hogy -nek az -re való vetülete egyenes vonal. Mivel pedig is az -ben van és -n való vetülete önmaga, ezért a repülőgép pályájának a vetülete rajta van az -beli délkörnek -ból induló átmérőjén (2. ábra).
2. ábra Merőleges -re az -et tartalmazó Egyenlítő síkja is, hiszen értelmezése szerint merőleges a Föld tengelyére és átmegy -en; így az Egyenlítő vetülete az Osló-i délkörnek -re merőleges átmérője. Ezen is, -en is rajta van -nek vetülete, ezért azonos -fel, tehát az földsugár merőleges -re. Ez pedig azt jelenti, hogy az város meridiánsíkja merőleges Osló meridiansíkjára, ahhoz képest -kal van elfordulva nyugat felé, tehát nyugati hosszúsága . Az Egyenlítőnek ez a pontja Quito ‐ Ecuador állam fővárosa ‐ közelében van.
Megjegyzések. 1. A válaszhoz nem volt szükség Osló földrajzi szélességére, eszerint ugyanez volna a válasz, ha Osló helyett meridiánjának bármely más pontját mondtuk volna, Lübeck-et, Augsburgot vagy az Angolá-hoz tartozó Cabindá-t, stb. 2. Ha adottak a síkon a , , , pontok, akkor a háromszög-egyenlőtlenség alapján belátható, hogy a szakasz hossza nem lehet nagyobb a , , szakaszok hosszának összegénél. Ezért mondjuk azt, hogy két pont között legrövidebb út az egyenes. Aki itt arra gondol, hogy amikor a , pontokat szakaszokkal kötöttük össze, már burkoltan felhasználtuk az állítást, egészítse ki az állítást azzal, hogy az egyenes a csupa (és véges sok) egyenes darabból álló utak közt a legrövidebb. Akinek pedig ez kevés, gondoljon arra, hogy ha másféle utakra is ki akarja terjeszteni az állítást, akkor azoknak előbb definiálnia kell a hosszát. És amitől szabadulni szeretne, ismét visszatér, a görbék hosszát hozzájuk simuló törött vonalakkal szokás közelíteni. Ezeket kell szem előtt tartania annak, aki a gömbön keresi két pont között a legrövidebb utat. Mondhatjuk azt, hogy két pont által meghatározott ,,szakasz''-nak a két ponton átmenő főkör rövidebb ívét tekintjük ‐ ha a két pont nem átellenes pontja a gömbnek. (Ha a pontok átellenesek, akkor nem definiáljuk a köztük futó ,,szakasz''-t.) Vizsgáljuk meg, átvihető-e erre az esetre a síkbeli állítás. A pontok száma lépésről lépésre redukálható kettőre, ha már mellett beláttuk az állítást. Ez maga a háromszög-egyenlőtlenség, ami viszont arra vezethető vissza, hogy a háromszögben nagyobb oldallal szemben nagyobb szög van. Enyhe keveredésre vezet, hogy most a háromszögek oldalai is tulajdonképpen szögek, körívek, a háromszögek szögei pedig az oldalakhoz tartozó síkok szögei, ami ráadásul még nehezen is látható a térben. De talán éppen ezért lehet hasznos gyakorlat végiggondolni, mi menthető át a síkbeli háromszögek geometriájából a gömbi geometriába. Aki ezt teszi, tapasztalni fogja, hogy kényelmesebb általánosítani a bizonyítandó tételeket, és azt megmutatni, hogy levezethetőek egymásból anélkül, hogy a bennük szereplő fogalmak konkrét tartalmára hivatkoznánk, és az egyes geometriai elemek tulajdonságai közül többet használnánk fel, mint amit épp a szóban forgó tételek biztosítanak. A síkbeli háromszög-egyenlőtlenségeket a szögfelezőre való tükrözéssel láthatjuk be: ha , akkor a -beli szögfelezőre tükrözve -t, az az szakaszra kerül.
3. ábra Ha új helyzetét -vel jelöljük, akkor már csak azt kell felhasználni, hogy az háromszög -beli külső szöge nagyobb az -beli belső szögnél. A térben -nek az , ,,oldalakat'' tartó félsíkok közti szögfelező sík felel meg, -t erre tükrözve valóban az ív belső pontját kapjuk.
4. ábra Marad tehát annak eldöntése, hogy a külső szögre vonatkozó állítás igaz-e. Síkban több is igaz: a külső szög egyenlő a két nem mellette fekvő belső szög összegével, a szögek összege . Ez viszont a gömbön már egyáltalán nem igaz: ,,kicsi'', síkszerű gömbi háromszögeknél még nem nagy az eltérés, dehát csak az átellenes párokat zártuk eddig ki. Érezhetően a párhuzamosok okozzák a zűrzavart, vagyis az, hogy a ,,szakasz''-ainkat tartó ,,egyenes''-ek két pontban is metszik egymást (3‐4. ábra). Ez az a pont, ahol most abbahagyjuk a kérdés vizsgálatát. Talán hasznosabb, ha újabb feladatokat tűzünk ki a gömbi geometriával kapcsolatban. |