Feladat: Pontversenyen kívüli P.254 Korcsoport: 18- Nehézségi fok: -
Megoldó(k):  Bodó Zalán ,  Déri Attila ,  Horváth István ,  Hunyadi László ,  Krenedits Sándor 
Füzet: 1976/szeptember, 19. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Koordináta-geometria, Szabályos tetraéder, Vektorok skaláris szorzata, Pontversenyen kívüli probléma
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1975/szeptember: Pontversenyen kívüli P.254

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

A szabályos tetraéder centrumából a csúcsok felé futó félegyenesek egymással tompaszöget zárnak be, n tehát lehet 4 (és nyilván 3, 2, 1, 0 is).
Megmutatjuk, hogy n nem lehet 4-nél nagyobb. Tekintsük a félegyenesek irányába mutató egységvektorokat: feltevésünk szerint ezek skaláris szorzata negatív. Válasszuk a koordinátarendszer pozitív x-tengelyének az egyik félegyenest, akkor a többi első koordinátája negatív. Ha (a1, a2, a3) és (b1, b2, b3) a többiek közül kettő, ezek skaláris szorzata a1b1+a2b2+a3b3, ami a1b1>0 miatt csak úgy lehet negatív, ha a2b2+a3b3<0, vagyis az (a2,a3), (b2,b3) vektorok skaláris szorzata is negatív. Tehát a többinek az (y,z) síkra való vetületei között is tompaszögek vannak. Válasszuk y-tengelynek e vetületek egyikét, akkor a többinek a második koordinátája is negatív, tehát a harmadik koordináták szorzata is negatív. Márpedig legfeljebb kételemű lehet a valós számoknak az a halmaza, amelyben bármely két szám szorzata negatív, hiszen a halmaznak 0 nem lehet eleme, és ha 2-nél több eleme volna, azok között volna két egyforma előjelű. Látható, hogy meggondolásunk tetszőleges dimenzióban érvényes, tehát általában a k-dimenziós térben nk+1.