Feladat: 447. matematika gyakorlat Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Bollobás Béla 
Füzet: 1958/április, 120 - 121. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Középpontos és egyéb hasonlósági transzformációk, Súlypont, Gyakorlat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1957/október: 447. matematika gyakorlat

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

Jelöljük az ABC oldalainak felezőpontjait A1, B1, C1-gyel (l. az ábrát).

 

 

A felezőpontok által alkotott A1B1C1 hasonló az eredeti ABC háromszöghöz, megfelelő oldalaik párhuzamosak és arányuk 1:2.
A PAB, PBC és PCA háromszögek súlypontjai rendre a PC1, PA1, PB1 szakaszoknak a P-től a távolság 2/3-ára levő pontok. Ebből következik, hogy a három súlypont által meghatározott háromszög az A1B1C1 háromszögnek a P hasonlósági pontra vonatkoztatott 2:3 arányú kicsinyítésével keletkezik, azaz (az eredetivel összehasonlítva) a súlypontok alkotta háromszög és az ABC háromszög hasonlóak, megfelelő oldalaik párhuzamosak és arányuk 1:3.
Ha P az ABC háromszög valamelyik oldalán van, akkor a PAB, PCA, PBC háromszögek közül egy vagy kettő egyenesszakasszá fajul. Ha ilyen esetben a súlypontot a háromszög P csúcsát a ,,szemközti oldal'' (= az ABC valamelyik oldala) felezőpontjával összekötő szakasz harmadolópontjaként definiáljuk, állításunk szintén érvényes marad.
Ezzel bizonyítottuk, hogy a szóbanforgó három súlypont által alkotott háromszög nagysága nem függ a P helyzetétől, oldalai mindig párhuzamosak az ABC oldalaival és annak egyharmadára való kicsinyítésével keletkeznek.
 

Bollobás Béla (Bp. V., Apáczai Csere g. I. o. t.)
 

Megjegyzések: A feladat ‐ változatlan bizonyítással ‐ általánosítható bármely sokszögre: ha a sokszög oldalainak végpontjait a P ponttal összekötjük, a kapott háromszögek súlypontjai olyan sokszöget határoznak meg, amely hasonló az eredeti sokszög oldalfelező pontjai által alkotott sokszöghöz (megfelelő oldalaik párhuzamosak) és annak 2:3 arányú kicsinyítésével keletkezik. A P mozgatásával kapott súlypont-sokszögek tehát mind egybevágóak, sőt párhuzamos állásúak. Az alapsokszöghöz azonban ma már nem lesznek általában hasonlók.
Átvihető a feladat állítása térben tetraéderre is.