Feladat: Gy.3018 Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: nehéz
Megoldó(k):  Badacsonyi Réka ,  Baksa Péter ,  Benke András ,  Bérczi Gergely ,  Biener Péter ,  Boda József ,  Dedinszky Zsófia ,  Gueth Krisztián ,  Hartmann Miklós ,  Héjjas Péter ,  Kardos Dániel ,  Katona Zsolt ,  Koren Balázs ,  Kormos Márton ,  Kovács Gergely ,  Lengyel Tímea ,  Lenk Sándor ,  Lippner Gábor ,  Lohn Balázs ,  Méder Áron ,  Molnár-Sáska Balázs ,  Naszódi Gergely ,  Pap Júlia ,  Papp Beáta Andrea ,  Patakfalvi Zsolt ,  Repcsényi Attila ,  Röst János ,  Szabó Anett ,  Szabó Gábor ,  Szalai-Dobos András ,  Szécsi Vajk ,  Terpai Tamás ,  Vajda István ,  Vántus András 
Füzet: 1996/április, 210 - 211. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Négyszögek geometriája, Egyéb sokszögek geometriája, Gyakorlat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1995/november: Gy.3018

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

Jelöljük az ABCD konvex négyszög szögeit α, β, γ, δ-val. Először megmutatjuk, hogy a négyszögnek van olyan oldala, amelynek relatív hossza legalább 1. Tudjuk, hogy α+β+γ+δ=360. Ezért a négyszögnek van két szomszédos szöge, amelyek összege legfeljebb 180. (Ha ez nem lenne igaz, akkor α+β>180, β+γ>180, γ+δ>180 és δ+α>180 lenne, amiből α+β+γ+δ>360 következne.) Feltehetjük, hogy α+β180. Legyen e a B-n átmenő, AD-vel párhuzamos egyenes (1. ábra). Mivel ABCD konvex és α+β180, azért a négyszög teljes egészében benne van az AD és e párhuzamos egyenesek által határolt sávban. Ezért a négyszög minden AB-vel párhuzamos húrja is benne van a sávban, vagyis minden AB-vel párhuzamos húr legfeljebb olyan hosszú, mint AB. Tehát AB relatív hossza legalább 1.
Most megmutatjuk, hogy a négyszögnek olyan oldala is van, amelynek relatív hossza legfeljebb 1. A négyszögnek van két szomszédos szöge, amelyek összege legalább 180 (ez ugyanúgy bizonyítható, mint az előző esetben a másik irányú egyenlőtlenség). Feltehetjük, hogy γ+δ>180. Legyen EF a CD-vel párhuzamos olyan húr, amelynek egyik végpontja az AD, másik pedig a BC szakasz belső pontja. (Ilyen húr mindig létezik.) Ekkor a C-n átmenő, AD-vel párhuzamos f egyenes az EF szakaszt egy G pontban metszi (2. ábra), ahol G vagy belső pontja a szakasznak ‐ ha γ+δ>180 ‐, vagy GF ‐ ha γ+δ=180. A CDEG négyszög paralelogramma, tehát CD=EG, vagyis CDEF, amiből következik, hogy CD relatív hossza legfeljebb 1.

 
Megjegyzés. Ha a sokszög oldalait is a sokszög húrjainak tekintjük ‐ feladatunk szövege alapján ezt megtehetjük ‐, akkor nyilvánvaló, hogy egy oldal relatív hossza nem lehet 1-nél kisebb. Ha maga az oldal a leghosszabb párhuzamos húr, akkor a relatív hossz 1. Ezért feladatunkat úgy is megoldhatjuk, hogy ‐ a megoldás első részével megegyező módon ‐ megmutatjuk egy olyan oldal létezését, amelynek relatív hossza éppen 1.