Feladat: Gy.2125 Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: nehéz
Megoldó(k):  Barsi Sándor ,  Bujdosó 419 L. ,  Czabarka Éva ,  Edvi T. ,  Grallert Ágnes ,  Hajdú S. ,  Hetyei Judit ,  Hraskó A. ,  Kiszel I. ,  Kós G. ,  Kovács 123 L. ,  Megyesi G. ,  Simon Gy. ,  Vindics P. 
Füzet: 1983/december, 211. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Térgeometriai bizonyítások, Síkra vonatkozó tükrözés, Gyakorlat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1983/április: Gy.2125

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

Egy térbeli egybevágósági transzformációt egyértelműen meghatároz 4, nem egy síkra illeszkedő pont és azok képpontjai. Legyen az egyik pont P, és válasszunk tetszőlegesen 3 másikat, A-t,  B-t,  C-t úgy, hogy P,A,B és C ne essenek egy síkra. Jelöljük A,B,C képeit az adott transzformációra nézve A*,B*,C*-gal. Mivel egybevágósági transzformációról van szó, bármely két pont távolsága megegyezik a képpontok távolságával, speciálisan PA=PA*,PB=PB*,AB=A*B* stb.
Az előrebocsátottak értelmében elegendő három, P-n átmenő síkot találnunk úgy, hogy az A,B,C pontokat ezekre a síkokra egymás után tükrözve rendre az A*,B*,C* pontokat kapjuk.
Az első, S1 sík legyen az AA* szakasz felező merőleges síkja. Mivel PA=PA*, azért ez a sík  tartalmazza a P pontot. (Ha A=A* akkor, tetszőleges A-t és P-t tartalmazó síkot felvehetünk.) S1-re tükrözve a pontokat, A képe A*,P képe saját maga, B és C képe legyen B1, ill. C1. Mivel a tükrözés távolságtartó, azért B1A*=BA=B*A*, és B1P=BP=B*P. Ez pedig azt jelenti, hogy a B1B* felező merőleges síkján, S2-n rajta van az A* és a P pont is. Ezt választva második síknak, A-nak a kétszeri tükrözés utáni képe továbbra is A* (hiszen A* rajta van S2-n), B-nek a kétszeri tükrözés utáni képe pedig B*, mert B1-et S2-re tükrözve B*-ot kapjuk. (Ha B1=B* volna, S2-nek megfelel az a sík, amely P-t, A*-ot és B*-ot tartalmazza ‐ ez a három pont nem lehet egy egyenesen!) Jelöljük C1-nek S2-re való tükörképét C2-vel. Ha most C2=C*, készen vagyunk: először az S1-re, majd az S2-re való tükrözés után az A,B,C pontokból A*,B*,C*-ot kaptuk. Így a megadott transzformációt két síkra való tükrözés egymásutánjaként állítottuk elő.
Ha viszont C2C*, akkor C2B*=C1B1=CB=C*B*,C2A*=C1A*=CA=C*A*, és persze C2P=CP=C*P, hiszen az S2 és S1 síkokra való tükrözés távolságtartó. Így C2 és C* egyenlő távolságra van B*-tól, A*-tól és P-től, tehát tükrös helyzetűek az S3=PA*B* síkra nézve. Ebben az esetben a megadott transzformációt az S1,S2,S3 síkokra való egymás utáni tükrözésekként állítottuk elő.

 

 Barsi Sándor (Tata, Eötvös J. Gimn., II. o. t.)
 

Megjegyzés. Az S1,S2,S3 síkok nem egyértelműek: ugyanazt a transzformációt nagyon sokféleképpen lehet felbontani síkokra való tükrözésre.