Feladat: Gy.1837 Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: könnyű
Füzet: 1980/március, 117. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Kocka, Mértani helyek, Térelemek és részeik, Gyakorlat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1979/április: Gy.1837

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

Jelöljük az ABCD síkot S-sel, az XY szakasz felezőpontját Z-vel, a Z-n átmenő, S-sel párhuzamos egyenest t-vel, a t és AA' egyenesek által meghatározott síkot Σ-val. Mivel AA' merőleges S-re, Σ is merőleges rá. Jelöljük még Σ és S metszésvonalát m-mel. Ekkor m és t párhuzamosak, és m átmegy az A, Y pontokon. Mivel Σ-ban t felezi az X pontot az m egyenes egyik pontjával, Y-nal összekötő szakaszt, t minden X és m között futó szakaszt felez (vö.: párhuzamos szelők tétele). Emiatt t felezi az AX szakaszt, vagy ha A és X azonosak, akkor t is átmegy rajtuk. Mivel t merőleges AA'-re, előző megállapításunk maga után vonja, hogy ha (Σ-ban) X-et tükrözzük t-re, akkor A-t kapjuk. Emiatt AZ¯=XZ¯=a/2, vagyis Z rajta van az A középpontú, a/2 sugarú G gömbön.

 
 
Tegyük fel, hogy S vízszintes, és A' az S fölött van. Ekkor X is és Z is S fölött van, esetleg mindketten benne vannak S-ben. Így G-nek csak az S feletti G0 fele lehet a keresett mértani hely, G0-hoz G-nek S-sel alkotott metszésvonalát is hozzáértve.
Ha Z a G0 tetszőleges pontja, t és Σ legyen ugyanaz, mint eddig, és X az A-nak t-re vonatkozó tükörképe, Y pedig X-nek Z-re vonatkozó tükörképe legyen. Ekkor t és X az S fölött vannak, X rajta van az AA' egyenesen, és XY=2XZ=2AZ=a, tehát az XY szakasz hossza a. Mivel AXAZ+ZX=a, az X pont nem kerülhet az AA' egyenesen A'-n túlra, vagyis az AA' szakaszon is rajta van. Ezzel beláttuk, hogy G0 a keresett mértani hely.