Feladat: F.3044 Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: nehéz
Megoldó(k):  Braun Gábor ,  Elek Péter ,  Erdélyi László ,  Farkas Illés ,  Gröller Ákos ,  Hegedűs Viktor ,  Lovász Zoltán ,  Makai Márton ,  Méder Áron ,  Nagy Katalin ,  Németh Balázs ,  Pap Gyula ,  Radnóti Gergely ,  Raisz Dávid ,  Tóth Gábor Zsolt ,  Véber Miklós ,  Visontai Mirkó 
Füzet: 1995/október, 417 - 419. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Forgatva nyújtás, Diszkusszió, Síkgeometriai szerkesztések, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1994/december: F.3044

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

Tegyük fel, hogy megtaláltuk a forgatva nyújtás P középpontját (1. ábra). Az APC és BPD háromszögek hasonlóságából következik, hogy APBP=CPDP=ACBD. Ha ACBD, akkor APBP=ACBD azt jelenti, hogy P rajta van az A, B alappontokhoz tartozó ACBD arányú Apollóniosz-körön, ábránkon ez a k1 kör. Hasonlóan megállapíthatjuk, hogy P illeszkedik a C, D alappontokhoz tartozó ugyanilyen arányú Apollóniosz-körre is. Ezért P a két kör közös pontja, a körök ismert módon szerkeszthetők. (Lásd pl. H. S. N. Coxeter: A geometriák alapjai, 100. old.)
A szerkesztésből következik, hogy a feladatnak legfeljebb két megoldása lehet. Az 1. ábrán P megoldás, de k1 és k2 másik metszéspontja, P1 nem az. Ennek az az oka, hogy az AP1C és BP1D háromszögek körüljárási iránya eltérő, és így forgatva nyújtással nem vihetők egymásba. Ugyanez a helyzet, ha az AB és CD húroknak nincs közös pontja. Ha k1 és k2 érinti egymást egy P pontban, P csak akkor megoldás, ha az APC és a BPD háromszögek körüljárási iránya megegyezik.
Hátravan még az AC=BD eset. Ekkor P az A, B, C, D pontok körülírt körének a középpontja lesz, de most is csak akkor van megoldás, ha APC és BPD körüljárási iránya azonos.
Megjegyzés. Egy másik megoldást kapunk a következőképpen: a 2. ábrán AC és BD metszéspontja M, és megszerkesztettük az ABM és a DCM köré írt kört. Tegyük fel, hogy ez a két kör M-en kívül még egy P pontban is metszi egymást. Bebizonyítjuk, hogy a P pont megfelel a forgatva nyújtás középpontjának. Az MAPB húrnégyszög révén CAP=DBP. Hasonlóan az MDPC húrnégyszögből ACP=BDP. Ezért az APC hasonló a BPD-höz, és P körüli forgatva nyújtással egymásba vihetők át. Hasonlóan vizsgálható az az eset, amikor M az AC és BD szakaszok közös pontja, továbbá ha az ABM és DCM köré írt körök érintik egymást, amikor is P azonos M-mel.

 Elek Péter (Bp., Árpád Gimn., III. o.t.)