Feladat: Gy.3069 Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: nehéz
Megoldó(k):  Bárány Kristóf ,  Barát Anna ,  Bérczi Gergely ,  Braun Gábor ,  Czirok Levente ,  Fazekas Borbála ,  Frenkel Péter ,  Gueth Krisztián ,  Gyenes Zoltán ,  Gyurkó L. Gergely ,  Hangya Balázs ,  Jeszenszky Gyula ,  Juhász András ,  Kacsuk Zsófia ,  Lippner Gábor ,  Mátrai Tamás ,  Szabó Gábor ,  Szabó Jácint ,  Szilágyi Judit ,  Terék Zsolt ,  Terpai Tamás ,  Várkonyi Péter ,  Zakariás Ildikó ,  Zawadowski Ádám ,  Zubcsek Péter Pál 
Füzet: 1997/január, 22 - 23. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Tetraéderek, Térfogat, Középpontos és egyéb hasonlósági transzformációk, Gyakorlat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1996/május: Gy.3069

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

Az 1996 pont véges sok tetraédert határoz meg. Legyen ABCD ezek közül egy olyan tetraéder, amelynek a térfogatánál nincs nagyobb térfogatú a pontok által meghatározott tetraéderek között. Legyen SA az az A-n átmenő sík, amelyik párhuzamos a BCD háromszög síkjával. Ekkor az 1996 pont mindegyike az SA síknak ugyanazon az oldalán kell legyen, mint ahol B, C és D is van (SA is tartalmazhat A-n kívül további pontokat), ugyanis egy E pont a sík másik oldalán lenne, akkor az EBCD tetraéder térfogata az ABCD tetraéder térfogatánál nagyobb lenne (1. ábra), hiszen E messzebb lenne a BCD síktól, mint A. Ugyanígy láthatjuk be, hogy a B, C és D pontokon átmenő, a velük szemközti lapokkal párhuzamos SB, SC és SD síkoknak is megvan az a tulajdonságuk, hogy az 1996 pont mindegyike ugyanazon az oldalukon van, ahol az ABCD tetraéder. Ezért az SA, SB, SC és SD síkok által meghatározott A'B'C'D' tetraéder az 1996 pont mindegyikét a belsejében, vagy a lapjain tartalmazza.
Jelöljük az ABCD tetraéder súlypontját S-sel. Ismert, hogy az S súlypont 1:3 arányban osztja a tetraéder súlyvonalait (2. ábra). Ezért az S középpontú, -3 arányú középpontos hasonlóság az ABCD tetraédert az A'B'C'D' tetraéderbe viszi. Tehát az A'B'C'D' tetraéder térfogata 33=27-szerese az ABCD tetraéder térfogatának. Mivel ez utóbbi térfogat kisebb, mint 0,037, ezért az A'B'C'D' tetraéder V térfogatára igaz, hogy

V<0,03727=0,999.
Nagyítsuk az A'B'C'D' tetraédert S-ből (1/V3)-szeresére. Mivel V<1, azért (1/V3)>1, tehát a nagyítás után kapott A''B''C''D'' tetraéder az 1996 pont mindegyikét a belsejében tartalmazza. E tetraéder térfogata a nagyítás miatt V(1/V3)3=1, tehát feladatunk minden követelményének megfelel.
 Szabó Gábor (Bonyhád, Petőfi S. Gimn., II. o.t.) dolgozata alapján