A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre. A szabályos tetraédernek kétféle szimmetriatengelye van. Az egyik típusú a tetraéder két szemközti élének felezőpontját köti össze ‐ erre az egyenesre, mint tengelyre tükrözve a tetraédert, képe önmaga lesz ‐, a másik típusú pedig a tetraéder egy csúcsát köti össze a szemközti lap középpontjával ‐ e körül az egyenes körül -kal elforgatva lesz a tetraéder képe önmaga. A feladat kitűzője (és a legtöbb megoldó is) a második típusú szimmetriatengelyre gondolt, ez azonban a példa szövegéből nem derül ki. 5 pontos megoldásnak fogadtuk el mindazokat a dolgozatokat, amelyek valamelyik tengelyre megoldották a feladatot. Terjedelmi korlátok miatt csak a második típusú tengelyre vonatkozó megoldást közöljük. (Az első típus esetén a számolás hosszadalmasabb, a végeredmény .) Feltehetjük, hogy az középpontú tetraéder -n átmenő szimmetriatengelyén van. nem lehet a tetraéder belső pontja, mert akkor a nagyított tetraéder teljes egészében tartalmazná -t. A középpontos hasonlóság tulajdonságai miatt a nagyított tetraéder lapjai párhuzamosak megfelelő lapjaival, továbbá a két tetraéder egyik szimmetriatengelye közös. Ezért a két tetraéder közös része is egy szabályos tetraéder lesz. Hasonló testek térfogatának aránya megegyezik a hasonlóság arányának köbével, ezért miatt a közös rész lineáris adatai megegyeznek megfelelő adatainak felével. Ezek után két esetet kell megkülönböztetnünk attól függően, hogy és a síknak ugyanazon az oldalán van-e, vagy nem. Ha igen (1. ábra), akkor -nak a nagyítás során kapott képe a közös rész -re nem illeszkedő csúcsa lesz. Az előzőek miatt fele olyan messze lesz a laptól, mint . Ismert, hogy a tetraéder magasságának -hez közelebbi negyedelőpontja, ezért . A nagyítás miatt , tehát ahol jelöli magasságát. A térfogata egységnyi, ezért , azaz .
Ha a sík elválasztja -t és -t (2. ábra), akkor lesz a közös rész egyik csúcsa, annak -val szemközti lapját pedig a sík képe metszi ki -ből. Ezért az sík felezi -nek az -hoz tartozó magasságát, másrészt a nagyítás miatt kétszer olyan messze van -től, mint a sík. Tehát a és az síkok harmadolják a szakaszt. Ezért . Viszont , tehát Így a tetraéder középpontja -től vagy , vagy egységnyi távolságra van.
Hegyi Barnabás (Zalaegerszeg, Zrínyi M. Gimn., III. o.t.) dolgozata alapján |
|