Feladat: F.3092 Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Bárány Kristóf ,  Bérczi Gergely ,  Braun Gábor ,  Csávás Csaba ,  Elek Péter ,  Frenkel Péter ,  Gyenes Zoltán ,  Gyukics Mihály ,  Hangya Balázs ,  Hegyi Barnabás ,  Jakabfy Tamás ,  Jeszenszky Gyula ,  Juhász Zsófia ,  Kocsis Zoltán ,  Krajcsovicz Éva ,  Kutalik Zoltán ,  Makai Márton ,  Mátrai Tamás ,  Németh Balázs ,  Pap Júlia ,  Patakfalvi Zsolt ,  Peltz Csaba ,  Pintér Dömötör ,  Rozmán András ,  Sánta Zsuzsa ,  Siket István ,  Szabó Jácint ,  Szilágyi Jenő ,  Szobonya László ,  Tot Bagi Róbert ,  Tóth Mariann ,  Vörös Zoltán ,  Zakariás Ildikó 
Füzet: 1996/május, 283 - 284. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Körök, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1995/november: F.3092

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

Az érintett kör középpontja legyen O, az érintő körök középpontja O1, O2, O3, O4. Használjuk az ábra további jelöléseit. Nyilvánvaló, hogy az O körüli 3r sugarú kör mind az öt kört tartalmazza, de 3r-nél kisebb sugarú O középpontú kör már nem jó. Megmutatjuk, hogy 3r-nel kisebb sugarú kör más középponttal sem felel meg. Nézzük pl. az O1OO2 szögtartományt. Ez a szög legalább 60, és mivel rajta kívül még három ilyen szögtartomány van, nem nagyobb, mint 180. Tegyük fel, hogy létezik egy O' pont, amely köré rajzolható olyan 3r-nél kisebb sugarú kör, amely mind az öt kört tartalmazza. Mivel OO', azért van olyan OiOOi+1 szögtartomány (i=1, ..., 4, O5=O1), amelynek O' egy O-tól különböző pontja. Legyen ez az O2OO3. Tegyük fel egyelőre, hogy O' a szögtartomány belső pontja. Ezzel a szögtartománnyal nem szomszédos az F1OF4, ami az előbbiek szerint nem nagyobb 180-nál. Ezért F4OO'+F1OO'180, tehát az itt szereplő két szög egyike legalább derékszög. Tegyük fel, hogy F1OO'90. Ekkor az F1OO' háromszögben F1O' a legnagyobb oldal, és mivel F1O=3r, F1O'>3r. Ez ellentmondás.
Tekintsük ezután azt az esetet, amikor O' illeszkedik az őt tartalmazó szögtartomány egyik szárára. Az általánosság megszorítása nélkül feltehetjük, hogy O'OF2. Ha az F4OF2=180, akkor O'F4>OF4=3r, ha pedig F4OF2180, akkor az F4OO' háromszögben az F4OO' legalább 120, ezért az F4O' oldal a legnagyobb, és most is F4O'>F4O=3r. Megint ellentmondáshoz vezetett az a feltevés, hogy van olyan O' pont, amely köré rajzolható 3r-nél kisebb sugarú, az öt kört tartalmazó kör. Tehát a legkisebb kör sugara 3r.

 Siket István (Szeged, Ságvári E. Gimn., IV. o.t.)

 
Megjegyzések. 1. Szobonya László (Fazekas M. Főv. Gyak. Gimn., IV. o.t.) a következőt igazolta: ha egy r sugarú O középpontú kör köré π2arcsin(R/(r+R))+1 felső egészrészének megfelelő számú, közös belső pont néküli R sugarú érintő köröket rajzolunk, akkor az összes kört tartalmazó legkisebb kör középpontja O, sugara r+2R. Ebből is következik feladatunk állítása.
2. A feladat gömbökre: bebizonyítható, hogy ha egy r sugarú gömböt érint legalább kilenc r sugarú közös belső pont nélküli gömb, akkor az összes gömböt tartalmazó legkisebb gömb sugara 3r.