Feladat: F.3050 Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: nehéz
Megoldó(k):  Braun Gábor ,  Erdélyi László ,  Gerő Tamás Miklós ,  Hegedűs Viktor ,  Klein Krisztina ,  Lolbert Tamás ,  Orbán András ,  Pap Gyula ,  Puskás Zsolt ,  Radnóti Gergely ,  Rozmán András ,  Rozsnyai Ádám ,  Ruzsa Gábor ,  Sánta Zsuzsa ,  Szabó Dénes ,  Szádeczky-Kardoss Szabolcs ,  Tóth Gábor Zsolt ,  Valkó Benedek ,  Véber Miklós ,  Vörös Zoltán 
Füzet: 1995/november, 483 - 484. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Ellipszis, mint mértani hely, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1995/január: F.3050

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

Legyen a két ellipszis közös fókusza F, nagytengelyük hossza 2a, az adott metszéspont M, a közös érintő e. Az MF=r jelöléssel ‐ az ellipszis definíciója szerint ‐ a másik két fókusz illeszkedik az M körüli 2a-r sugarú k körre. Ismeretes továbbá, hogy ha az ellipszis egyik fókuszát tükrözzük az ellipszis valamelyik érintőjére, akkor a tükörkép a másik fókusz körüli 2a sugarú körön lesz. Ezért, ha F tükörképe e-re F', akkor a keresett fókuszok ‐ legyenek ezek F1 és F2 ‐ rajta vannak az F' körüli 2a sugarú K körön. A feladatnak csak akkor van megoldása, ha k és K metszik egymást, és a közös pontok e-nek ugyanazon oldalán vannak, mint F és M, és ekkor a metszéspontok F1 és F2. Ha k-nak és K-nak nincs közös pontja, az ellipszisek nem léteznek; ha egy közös pont van, akkor a két ellipszis egybeesik, amikor is minden pontjuk és érintőjük közös. Ha valamelyik metszéspont egybeesik F-fel, akkor az egyik ellipszis kör lesz. Ebben az esetben a két alakzat szimmetrikus az ellipszis nagytengelyére, tehát a hiányzó adatok tengelyes tükörképként szerkeszthetők. Ezután azt mondhatjuk, hogy a két ellipszis adott, hiszen fókuszaik és nagytengelyük ismert.
A két ellipszis bármelyik közös pontja az ellipszis definíciója alapján F1-től és F2-től ‐ tekintve, hogy F közös fókusz ‐ egyenlő távolságra van. Ezért a közös pontok illeszkednek az F1F2 szakasz f felező merőlegesére. Ezért elegendő f és az egyik ellipszis közös pontjait megszerkesztenünk. Vegyük ehhez például azt az ellipszist, amelynek fókuszai F1 és F, kistengelyét jelölje b. Tekintsük az ellipszis nagytengelyére vonatkozó ab arányú merőleges affinitást. Ebben az affinitásban az ellipszis képe a főköre, f képe legyen f'. A főkör és f' közös pontjai legyenek M1 és M2. Az F1F tengelyű ba arányú affinitásban M1 és M2 egyikének a képe M, a másiké a hiányzó közös pont.

 
 

Már korábban megállapítottuk, hogy az F pontnak e-re vonatkozó F' tükörképe az F1 és F2 pontoktól 2a távolságra van. Legyen az F1 és F2 körüli 2a sugarú körök másik metszéspontja F''. Az FF'' szakasz felező merőlegese a hiányzó közös érintő.
A szerkesztés akkor és csak akkor végezhető el, ha a k és K körök metszik egymást, és közös pontjaik, valamint az ugyancsak különböző F és M pontok az e egyenesnek ugyanabban a (nyitott) félsíkjában vannak. Ez esetben a két ellipszis egyértelműen megszerkeszthető, két metszéspontjuk és két közös érintőjük lesz.
 Rozsnyai Ádám (Bp., Berzsenyi D. Gimn., III. o.t.) és
 
 Véber Miklós (Veszprém, Lovassy L. Gimn., III. o.t.)