Feladat: 1971. évi Nemzetközi Matematika Diákolimpia 12. feladata Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Breuer Péter 
Füzet: 1972/szeptember, 26 - 27. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Eltolás, Középpontos tükrözés, Középpontos és egyéb hasonlósági transzformációk, Térfogat, Nemzetközi Matematikai Diákolimpia
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1971/szeptember: 1971. évi Nemzetközi Matematika Diákolimpia 12. feladata

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

Nagyítsuk a P1 poliédert az A1 centrumból a kétszeresére, és jelöljük a kapott poliédert P-vel. Megmutatjuk, hogy a Pi poliéderek mindegyike benne van P-ben. Mivel P térfogata P1 térfogatának 23=8-szorosa, ebből már következik a feladatunk állítása, hiszen ha az nem volna igaz, P térfogata legalább annyi lenne, minta P1,P2,...P9 poliéderek térfogatának az összege, vagyis P1 térfogatának a 9-szerese.
Legyen Bi a Pi poliéder tetszőleges pontja. Mivel Pi a P1-ből származik az A1Ai eltolással, a Bi pont a P1 poliéder valamely B1 pontjának az eltolásából származik. Eszerint az A1Ai, B1Bi, vektorok egyenlőek, és az A1Bi vektor egyenlő az A1Ai, A1B1 vektorok összegével, vagyis az A1C vektor kététeresével, ahol C a B1Ai szakasz felezőpontja. Ez a C felezőpont pedig P1-hez tartozik, mert Ai és B1 is P1-hez tartozik, és P1 konvex. A feladat állítását ezzel bebizonyítottuk.

 

Breuer Péter (Eger, Gárdonyi G. Gimn.)
 

Megjegyzés. Az állítás 8 csúcsú konvex poliéderre már nem volna igaz, erre példa bármely paralelepipedon, hiszen egybevágó paralelepipedonokkal egyrétűen és hézagtalanul ki lehet tölteni a teret, és egy ilyen paralelepipedon szomszédai közül 7 éppen a feladatban szereplő eltolással áll elő belőle.