Feladat: F.2583 Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: nehéz
Megoldó(k):  Bánkövi Johanna ,  Beke T. ,  Benczúr A. ,  Blahota I. ,  Bóna M. ,  Csott R. ,  Cynolter G. ,  Domokos M. ,  Grallert Krisztina ,  Gyuris V. ,  Hantosi Zs. ,  Janszky J. ,  Jedlovszky P. ,  Jinda B. ,  Keleti T. ,  Kovács 666 T. ,  Ládonyi F. ,  Ligeti Z. ,  Mátrai Katalin ,  Nagy 124 G. ,  Olasz-Szabó M. ,  Pál G. ,  Pálmai L. ,  Ribényi Á. ,  Rimányi R. ,  Sass B. ,  Szalay Gy. ,  Szederkényi Judit ,  Tasnádi T. ,  Zaránd G. 
Füzet: 1986/október, 304. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Kombinatorikus geometria térben, Kombinációk, Térfogat, Poliéderek súlypontja, Szélsőérték-feladatok differenciálszámítás nélkül, Tetraéderek, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1986/április: F.2583

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

Az n pont (n4) tetraédert határoz meg. Véges sok tetraéder közül mindig kiválasztható maximális térfogatú (esetleg több ilyen is van). Legyen A,B,C,D az n adott pont közül olyan négy, hogy az általuk meghatározott tetraéder térfogata maximális. Vegyünk föl D-n át egy, az ABC lappal párhuzamos síkot. Ez a sík a teret két féltérre osztja. E két féltér közül abban, amelyik az A,B,C pontokat is tartalmazza, benne kell lennie mind az n pontnak (a féltérhez a határoló síkot is hozzászámítjuk). Ha ugyanis az n pont egyike ‐ legyen ez P ‐ a másik féltérben volna, akkor a PABC tetraéder térfogata nagyobb lenne az ABCD térfogatánál, ami ellentmond annak, hogy ez utóbbi maximális. Hasonlóan veszünk fel az A,B,C csúcsokon keresztül egy-egy, a szemközti lappal párhuzamos síkot. A négy sík egy A1B1C1D1 tetraédert határoz meg. Állítjuk, hogy A1B1C1D1 hasonló ABCD-hez, és a hasonlóság centruma az ABCD tetraéder S súlypontja. Ez abból következik, hogy S a súlyvonalszakaszokat 1:3 arányban osztja, ezért a -3 arányú középpontos hasonlóság az ABCD tetraéder lapjait a csúcsokon keresztül fölvett, a szemközti lappal párhuzamos síkokba viszi át. A hasonlóság következtében az A1B1C1D1 tetraéder térfogata 330,037=0,999; de lehetséges, hogy az adott pontok némelyike A1B1C1D1 határán van. Nagyítsuk fel ezt 10,999 arányban egy tetszőleges belső pontjából. Az így kapott tetraéder térfogata már egységnyi, és valamennyi pontot a belsejében tartalmazza.