Feladat: Gy.3165 Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Máthé András 
Füzet: 1998/szeptember, 347 - 348. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Tetraéderek, Gyakorlat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1997/november: Gy.3165

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

Legyen az ABCD tetraéder ABC és ABD lapjának lapszöge tompaszög. D-ből az ABC lap S síkjára állított merőleges a síkot D'-ben metszi (1. ábra). Mivel a két lap tompaszöget zár be, D' az S síkban az AB egyenes másik partjára esik, mint C. Ezért a DD' magasságvonal ‐ a D ponttól eltekintve ‐ a tetraéderen kívül halad. Hasonló mondható el a C csúcsból húzott magasságvonalról. Ha a tetraéder DC élére illeszkedő lapok is tompaszöget zárnak be, akkor az A és B csúcsokból húzott magasságok is a testen kívül haladnak. Ilyen tetraéder létezik. A 2. ábra ABCD tetraéderének AB és CD szemközti élpárja legyen pl. 6 egység hosszú, és mindkettő párhuzamos a rajz síkjával, távolságuk legyen 1 egység, és a vetületük négyzet. Az AB, illetve CD éleknél keletkező α lapszög felére tgα2=31, ezért a lapszögek tompaszögek.
Ha az AB és CD szemközti éleknél keletkező lapszögek egyike tompaszög, a másik pedig hegyesszög, akkor pontosan két magasság halad a testen kívül. Ilyen tetraédert kapunk, ha az előbbi konstrukcióban AB-t 2 egységnél kisebbnek vesszük, minden egyéb adatot változatlanul hagyva.
Megmutatjuk, hogy pontosan három olyan magasságvonal is lehet, amelyik a tetraéderen kívül halad. A 3. ábrán ABC szabályos háromszög, a D csúcs vetülete a háromszög középpontja, F a BC él felezőpontja. A D-ből húzott magasságvonalnak van egy szakasza a testen belül. Ha az ADF tompaszög, a másik három magasságvonal a testen kívül halad.
A szabályos tetraédernek egyik magassága sem halad a testen kívül.
Hátravan még annak az esetnek a vizsgálata, hogy pontosan egy magasságvonal haladhat-e a tetraéderen kívül. Erre nemleges választ adunk. Az 1. ábra alapján látható, hogy ha D' az ABC háromszögön kívüli pont, akkor legalább egy lapszög tompaszög, és lesz legalább még egy, a testen kívül haladó magasság.
Összegezve megállapíthatjuk, hogy a tetraéder 0, 2, 3 vagy 4 magasságvonala haladhat a testen kívül.

 Máthé András (Bp., Apáczai Csere J. Gimn., 10. o.t.) dolgozata alapján