Feladat: 636. matematika gyakorlat Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Pór András 
Füzet: 1961/március, 109 - 110. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Egyenes, Háromszögek szerkesztése, Gyakorlat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1960/május: 636. matematika gyakorlat

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

A keresett háromszög AB oldala k-nak d hosszúságú húrja lesz. Mármost ismeretes,1 hogy adott k körből adott d hosszúságú húrokat kimetsző egyenesek összessége (mértani helye) azonos egy a k-val koncentrikus k' kör összes érintőivel ‐ hacsak d kisebb k-nak 2r átmérőjénél. Egyelőre csak ezt az esetet vizsgáljuk. Eszerint ilyenkor AB megfelelő helyzeteit k'-nek d-vel párhuzamos érintői metszik ki k-ból.
Másrészt adott körben egyenlő kerületi szögek szárai között egyenlő ívek vannak, így a PC=f egyenes által megfelezett ACB=γ szög két egyenlő részének szárai között is. És mivel γ szárai között k-nak egyik AB íve van, azért f-nek át kell mennie az illető AB ív F felezőpontján. Így f csak az F-et P-vel összekötő egyenes lehet.
Ezek alapján a szerkesztés a következő: k' egy pontját megkapjuk, ha k-ban megszerkesztünk egy tetszés szerinti LM=d hosszúságú húrt és e húr N felezőpontját; ebből k' sugara KN, ahol K a k középpontja. Ezután megszerkesztjük K-n át a d irányára merőleges egyenest, messe ez k'-t E-ben, k-t F-ben. k'-nek E-beli érintője kimetszi k-ból A, B-t, a PF egyenes pedig ugyancsak k-ból C-t. Mind E-re, mind F-re két pontot kapunk, így ugyanez áll az A, B pontpárra és C-re, ezért a megoldások száma legfeljebb 22=4. (Az 1. ábra helyzetében 4 megoldás van: A1B1C', A1B1C'', A2B2C', A2B2C''.)

 
 
1. ábra
 

Az ABC háromszög csak akkor felel meg, ha a PF egyenes az AB szakaszt annak belső pontjában metszi, más szóval: ha P vagy annak az AFB szögtartománynak a belsejében van, mint K, vagy ennek csúcsszögtartománya belsejében. A megoldások száma már akkor is kisebbnek adódik, ha a kapott F, A, B pontokkal meghatározott FA, FB egyenesek közül egy vagy több átmegy P-n. (A 2. ábra ‐ egy az áttekinthetőség érdekében fel nem tüntetett d mellett azt mutatja, hogy a 4‐4 FA, FB egyenes által szétdarabolt sík egyes részeinek belsejében fekvő P esetén mennyi a megoldások száma. A 8 egyenes kettesével párhuzamos, továbbá az F-eken 4‐4 egyenes megy át, így a síkrészek száma 27.)
 
 
2. ábra
 

Ha d=2r, akkor AB egyetlen lehetséges helyzete k-nak d-vel párhuzamos átmérője, ezért a megoldások száma legfeljebb 2. Végül d>2r esetén nincs megoldás.
 

Pór András (Budapest, Corvin Mátyás g. II. o. t.)

1Lásd pl. Vigassy Lajos: Egyenesek mértani helye, 2. példa. K. M. L. 20 (1960) 82. o.