Feladat: 663. matematika gyakorlat Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: nehéz
Megoldó(k):  Rejtő Lídia 
Füzet: 1961/november, 137 - 138. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Síkgeometriai számítások trigonometria nélkül négyszögekben, Síkgeometriai szerkesztések, Gyakorlat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1960/november: 663. matematika gyakorlat

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

Mindegyik szár csak a föléje írt Thalész‐kör pontjaiból látható derékszög alatt, ezért P gyanánt csak e két kör közös pontjai szerepelhetnek. Ha van közös pont, az a szimmetria miatt a trapéz tengelyén van, tehát a harmadik követelménynek is megfelel; ezért a szerkesztésnél és számításnál kereshetjük úgy is, mint a szimmetriatengely és az egyik Thalész‐kör metszéspontját. Jelöljük a kör sugarát (a trapéz szárának felét) r-rel.

 
 

A két kör középpontját összekötő egyenes a két szár középpontját köti össze, vagyis a trapéz középvonala, így merőleges a szimmetriatengelyre és azt felezi.
Ha a két körnek csak egy közös pontja van, ez a szimmetriatengelyen is, a középpontokon átmenő egyenesen is rajta kell hogy legyen, tehát ezek metszéspontja, és így m/2 távolságra van a párhuzamos oldalaktól.
Ha két különböző pont felel meg a feltételnek, akkor ezek a centrálisra szimmetrikusan helyezkednek el, tehát egyik olyan messze van az egyik párhuzamos oldaltól, mint a másik a másiktól. Legyen az egyik pont távolsága a közelebbi párhuzamos oldaltól d. Ezt kiszámíthatjuk úgy, hogy m/2-ből elvesszük a két kör közös húrjának felét. Ez a fél húr befogója egy derékszögű háromszögnek, melynek átfogója r, másik befogója pedig a középvonal fele. Így a húr felének a hossza
r2-(a+b4)2.

A sugarat is egy derékszögű háromszögből határozhatjuk meg, amely úgy keletkezik, hogy a rövidebb párhuzamos oldal egyik végpontjából merőlegest bocsátunk a hosszabbra, ebben a háromszögben az átfogó hossza 2r, a befogóké m és (a-b)/2, így
r=12m2+(a-b2)2.
A keresett távolság tehát:
d=m2-m24+(a-b4)2-(a+b4)2=m2-m2-ab4.

A megoldás létezésének feltétele, hogy
m2ab
legyen. Ha az egyenlőségjel érvényes, akkor éppen a d=m/2 értéket kapjuk, a képlet tehát akkor is helyes, ha csak egyetlen megoldás van.
 

Rejtő Lídia (Budapest, Berzsenyi D. lg. I. o. t.)