Feladat: F.2475 Korcsoport: 18- Nehézségi fok: nehéz
Megoldó(k):  Alexy N. ,  Argay Gy. ,  Bán Rita ,  Bujdosó L. ,  Csató J. ,  Csermely Ágnes ,  Fülöp T. ,  Füst Ágnes ,  Gáspár Zsuzsanna ,  Giba P. ,  Gyolcsos Csilla ,  Hajdú S. Z. ,  Hajós Zsuzsanna ,  Hegedűs P. ,  Horváth A. ,  Hraskó A. ,  Íjjas Cs. ,  Jakab T. ,  Jamrik F. ,  Kaiser A. ,  Karácsony P. ,  Katona Gy. ,  Kerner Anna ,  Kisdi B. ,  Komorowicz J. ,  Kónya Eszter ,  Kovács 111 S. ,  Kruzslicz F. ,  Ladányi L. ,  Limbek Cs. ,  Magyar Á. ,  Megyesi G. ,  Németh-Buhin Á. ,  Olasz-Szabó M. ,  Paál Beatrix ,  Pintér A. ,  Ribényi Á. ,  Simon Gy. ,  Simon P. ,  Szabó Sz. ,  Varga K. 
Füzet: 1985/március, 106 - 108. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Terület, felszín, Térfogat, Tetraéderek, Szögfüggvények a térben, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1984/április: F.2475

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

a) Legyen az ADC=α, és a DB félegyenesnek az ACD síkkal bezárt szöge β. Ekkor az ACD háromszög területe

DADCsinα2,
és az ABCD tetraédernek az ACD háromszöglaphoz tartozó magassága DBsinβ, vagyis az ABCD tetraéder térfogata
DADBDCsinαsinβ6.

 
 

Ugyanígy az A1B1C1D1tetraéder térfogata
DA1DB1DC1sinαsinβ6,
vagyis a két térfogat aránya valóban
DADBDCDA1DB1DC1,
hacsak A1, B1, C1 egyike sem azonos D-vel.
Az állítás akkor is érvényes, ha az A1, B1, C1 pontokat ‐ esetleg mind a hármat ‐ is rendre a DA, DB, DC él D-n túli meghosszabbításán vesszük föl, hiszen akkor α és β helyére 180-α, ill. 180-β lép, de ezek sinusa ugyanannyi.
b)
 
 

Legyen LM és LK felezőpontja Q, ill. R. Állítjuk, hogy a PQR=Σ sík az LN egyenest abban az X pontban metszi, amely az L pont tükörképe az N-re, vagyis XN=NL. Ugyanis így választva X-et, XQ és MN az LMX háromszög súlyvonalai, és metszéspontjuk a súlypont, ez harmadolja MN-et, vagyis azonos P-vel. Megfordítva: a QPegyenes és vele a Σ sík X-ben metszi LN-t.
Ugyanígy kapjuk, hogy az XR egyenes ‐ és vele a síkunk is ‐ harmadában metszi a KN élt az S pontban: KS=2SN.
Azt pedig eleve tudtuk Σ-ról, hogy a KM élt nem metszi, hanem párhuzamos vele, hiszen QR egyenes az LKM háromszög középvonala.
Ezek szerint Σ a PQRS négyszög oldalaiban metszi a KLMN=T tetraéder lapjait, és T darabjai 5-lapú testek, további lapjaik 2‐2 négyszög és 2‐2 háromszög. Azt a darabot, amelyik az LN élt a maga egészében tartalmazza, megkapjuk az LQRX és NPSX tetraéderek különbségeként. Ezekre ‐ T-vel párba állítva ‐ alkalmazható az a) részben bebizonyított tétel, illetve annak kiterjesztése. Az első pár LRQX és LKMN, a második pár NSPX és NKML. A térfogatarányok 3‐3 tényező szorzatai, mindegyik tényező olyan két szakasz aránya, amelyek ugyanazon egyenesnek részei és amelyeknek egyik végpontja közös, az L, ill. N csúcs:
LRLKLQLMLXLN=121221=12,

NSNKNPNMNXNL=131311=19.

Tehát a kettévágott tetraéder LN-t tartalmazó darabjának a térfogata az eredetinek 12-19=718 része. Így a másik ‐ a KM élt tartalmazó ‐ darabra a térfogat 11/18 része marad, végül a két rész térfogatainak aránya 7:11.