A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre. Jelöljünk ki az egységkör kerületén egy kezdőpontot. A kör minden pontját megfeleltethetjük annak a nemnegatív és -nél kisebb valós számnak, amelyre (ahol az egységkör középpontja). Jelöljük -vel átellenes pontját a körön. Nyilvánvaló, hogy tetszőleges kerületi pontra az és az ívtávolságok összege éppen (a rövidebb ív és a rövidebb ív együtt éppen az egyik félkörívet adja és -en kívül nincs közös pontjuk. Ha tehát két átellenes pontot adunk meg a kör kerületén, akkor a körkerület tetszőleges pontjának e két ponttól vett ívtávolság-átlaga . A feladatban szereplő értéke így csak lehet. (Megjegyezzük, hogy ha páros, és az pontot úgy adjuk meg a kerületen, hogy egy szabályos -szög csúcsai legyenek, akkor is igaz, hogy a körkerület minden pontjának az ponttól vett ívtávolság-átlaga , hiszen az pont tükrös a kör középpontjára.) Most megmutatjuk, hogy ha , , , tetszőleges pontok a körön, mindig található ott olyan pont, amelynek a pontoktól vett ívtávolság-átlaga pontosan . Jelöljük -szel annak az pontnak -től vett ívtávolságát, amelyre . Ha végigfut a zárt intervallumon, akkor a megfelelő pont végigfut a ,,pozitív'' félsíkba eső félköríven. Eközben folytonosan változik. Ha ugyanis a ,,pozitív'' félsíkban van, akkor , ahol , , ha pedig a ,,negatív'' félsíkban van, akkor ; tehát valóban folytonos függvény. Egy pontnak a , , , pontoktól vett ívtávolság-átlaga nyilván | | ahol és . Nyilván is folytonos függvény. Végül megmutatjuk,hogy . Ehhez elegendő, ha minden -re , azaz tetszőleges pontnak a és ponttól vett ívtávolság-összege , amit viszont már beláttunk. Ha most , akkor , így -nak is, -nek is az ívtávolság-átlaga , , , , pontoktól. Ha pl. , akkor és ekkor folytonossága miatt van olyan szám, amelyre , tehát a megfelelő pontnak a , , , pontoktól vett ívtávolság-átlaga . (Megjegyezzük, hogy az pont ekkor a ,,pozitív'' félkörív belsejében van, és a kört ,,megfordítva'' a másik félkörív belsejében is találunk egy megfelelő pontot. Azt is megmutattuk tehát, hogy mindig legalább két pont van a kör kerületén, amelynek az adott pontoktól vett ívtávolság-átlaga .) Megjegyzés. Bizonyításunkban a körről csak azt használtuk fel, hogy önmagát nem metsző, zárt, folytonos görbe, amelynek bármely két pontja közötti ívnek van egyértelmű (véges) hosszúsága. (Az utóbbi feltétel nem mellékes : a híres ,,hópehelygörbe'' olyan önmagát nem metsző, zárt, korlátos ‐ egy kör belsejében elférő ‐ folytonos görbe, amelynek bármely két pontja közötti mindkét ív végtelen hosszú.) Ha ilyen, ún. rektifikálható, zárt, önmagát nem metsző folytonos görbe, akkor pontosan egy olyan szám van, amelyre igaz, hogy akárhogyan adunk meg a görbén véges sok pontot, létezik -n olyan pont, amelynek a pontoktól vett ívtávolság-átlaga . (Az és kerületi pontok ívtávolságán a rövidebb ív hosszát értjük.) Ez az érték a görbe hosszának a negyede. A bizonyítás most is azon múlik, hogy az ívtávolság folytonosan változik, és ha , a görbe ,,átellenes'' pontjai (vagyis és -t a görbén két hosszú ív köti össze), akkor bármely pontnak e két ponttól vett ívtávolság-átlaga ugyanaz: . Harcos Gergely (Bp., Apáczai Cs. J. Gyak. Gimn., III. o. t.)
|