Feladat: Gy.3020 Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Bérczi Gergely ,  Formanek Csaba 
Füzet: 1996/szeptember, 352 - 353. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Háromszögek szerkesztése, Szerkesztések a térben, Gyakorlat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1995/november: Gy.3020

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

Legyen XYZ egy olyan szabályos háromszög, amelynek XY oldala C-re, YZ oldala A-ra, ZX oldala pedig B-re illeszkedik. Mivel a szabályos háromszögek egymáshoz   hasonlóak, ezért XYZ területe akkor a lehető legnagyobb, ha oldala ‐ pl. YZ ‐ a lehető legnagyobb.
Mivel Z-ből az AB szakasz 60-os szögben látszik, ezért Z rajta van az AB szakaszhoz tartozó 60-os látóköríven. Ugyanígy Y rajta van az AC szakaszhoz tartozó 60-os látóköríven, A két látókörívet tartalmazó körök A-tól különböző metszéspontja legyen P. Mivel ABC hegyesszögű, ezért P az ABC háromszög belső pontja (1. ábra), továbbá
APB=180-AZB=120,
APC=180-AYC=120,
és ezért BPC=360-
-APB-APC=120. (P az ABC háromszög ún. izogonális pontja, az a pont, amelyből a háromszög mindhárom oldala ugyanakkora szögben látszik.)
Megmutatjuk, hogy YZ akkor maximális, ha merőleges AP-re.
Legyenek Y1Z1 az AP-re merőleges, Y2Z2 pedig egy AP-re nem merőleges, A-n átmenő szakaszok, amelyek végpontjai az AC, illetve az AB szakasznak 60-os látókörívén vannak (2. ábra). 
Ekkor AY1P=AY2P és AZ1P=AZ2P, mivel azonos íven nyugvó kerületi szögek. Emiatt a Z1Y1P és a Z2Y2P háromszögek hasonlóak. Mivel PAY1=90, ezért PY1 a kör átmérője, tehát PY1>PY2 (ugyanígy PZ1 is átmérő a másik látókörben). Hasonló háromszögekben a megfelelő oldalak aránya megegyezik, így Y1Z1>Y2Z2.
Ezek alapján a szerkesztést a következőképpen végezhetjük: Az AB és az AC oldalakra ‐ kifelé ‐ szabályos háromszögeket szerkesztünk, majd a háromszögek körülírt köreit is megszerkesztjük. A két kör A-tól különböző metszéspontja P. Az AP-re A-ban állított merőleges és a két kör második metszéspontjai Y és Z. A ZB és YC egyenesek metszéspontja X. Az így szerkesztett XYZ háromszög szabályos, mert AYC=AZB=60 (a szerkesztés miatt), ezért BXC is 60-os. Területe a lehető legnagyobb, mert a fenti bizonyításból következik, hogy YZ hossza maximális.

 
Megjegyzés. Egyszerűen belátható, hogy XZPB és XYPC is teljesül, tehát a szerkesztés során az A csúcsnak csak látszólag volt kitüntetett szerepe.
 Formanek Csaba (Szeged, Radnóti M. Gimn. III. o.t.) dolgozata alapján