Feladat: N.66 Korcsoport: 18- Nehézségi fok: nehéz
Megoldó(k):  Burcsi Péter ,  Gyarmati Katalin ,  Izsák Ferenc ,  Pap Gyula ,  Séllei Béla ,  Tóth Gábor Zsolt 
Füzet: 1996/március, 164 - 165. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Háromszög területe, Nehéz feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1995/április: N.66

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

A szakaszok hosszához hasonlóan jelöljük megoldásunkban egy tetszőleges sokszög területét ugyanúgy, mint magát a sokszöget. Legyen a feladatbeli háromszög ABC, a betűzést válasszuk meg úgy, hogy BCCAAB legyen. Elegendő belátnunk egy olyan tengely létezését, amely mentén kettéhajtva a háromszöget, a lefedett terület legfeljebb 35ABC, hiszen a tengelyt párhuzamosan eltolva a lefedett terület folytonosan változik, előbb-utóbb pedig eléri az ABC-t, vagyis valamelyik helyzetében éppen 35ABC lesz.
Ha a háromszöget az A-ból induló szögfelezője mentén hajtjuk ketté, akkor a hajtás során keletkezett két kis háromszög egyike lefedi a másikat, ui. az eredeti háromszöggel közös AB, ill. AC oldalukhoz ugyanakkora magasság tartozik. Ebből persze az is következik, hogy a kis háromszögek AB:AC arányban osztoznak az ABC területen, vagyis a hajtás után a lefedett terület az ABC-nek AB/(AC+AB)-ed része. Mivel ez a hányados ez egyenlőszárú esetben éppen 12, biztosak lehetünk abban, hogy a hajtás megfelel még az egyenlőszárúhoz ,,közeli'' esetekben is, hiszen a hányados ekkor nem nő nagyon túl az 12-en. Pontosabban, a szögfelező mentén való hajtás megfelel ABAC+AB35, azaz ACAB23 esetén. A továbbiakban tehát feltesszük, hogy ACAB<23.
Az AB oldal felezőpontja legyen F. Mivel BCAC, ezért az AB oldalhoz tartozó magasság T talppontja az FB félegyenesen helyezkedik el. Az FT ‐ esetleg ponttá fajuló ‐ szakasz P felezőpontjában az AB oldalra emelt merőleges valamilyen M pontban metszi az AC oldalt.
Azt állítjuk, hogy a PM él mentén való hajtás célravezet. Egy tetszőleges X pontnak a PM egyenesre vonatkozó tükörképét jelölje X'. A B pontot először az F-re, majd a P-re tükrözve A'-t kapjuk, vagyis

BA'=2FP=FT=C'C,
amiből egyrészt következik, hogy A' nem belső pontja az ABC-nek, másrészt, hogy BA'CC' ‐ esetleg szakasszá fajuló ‐ paralelogramma. A C'A' szakasz tehát tartalmazza a CB oldal G felezőpontját. A PM él mentén kettéhajtott ABC háromszög egybevágó a PA'GCMP ‐ esetleg háromszöggé fajuló ‐ hatszöggel. De
2PA'GCMP=PA'GCMP+PAG'C'MP=A'GCC'G'A==ABC+BA'G+G'MC'=ABC+BA'G+GCMABC+BA'G+GCC'=ABC+BA'CC'/2,
ahol
BA'CC'/2ABC=BA'CT/2ABCT/2=BA'AB=FTAB=AT-AFAB=ATAB-12<ACAB-12<16,
vagyis
PA'GCMP<12ABC+112ABC<35ABC,
ami igazolja, hogy a hajtás megfelel a kívánalmaknak.
 
Megjegyzés. A fenti módszerrel a feladat állítását a 35-nél némileg kisebb 33-18=0,593... értékkel is beláthatjuk.
 Pap Gyula (Debrecen, Fazekas M. Gimn., II. o. t.) dolgozata alapján