Feladat: F.3207 Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Mecz Balázs 
Füzet: 1998/december, 537 - 538. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Szabályos tetraéder, Egyenes körhengerek, Térfogat, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1997/december: F.3207

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

Ismert, hogy egy szabályos tetraéder belefoglalható egy kockába úgy, hogy a tetraéder két-két csúcsa a kocka szemközti lappárjain helyezkedik el, a tetraéder élei pedig a kocka egy-egy lapjának egy-egy lapátlóját alkotják (1. ábra). Ebből nyilvánvaló, hogy a szabályos tetraéder szemközti élei merőlegesek egymásra, továbbá ha a tetraéder élhossza a, akkor két szemközti él felezőpontját összekötő szakasz hossza a22, és ez az összekötő szakasz merőleges azokra a síkokra, amelyek mindkét éllel párhuzamosak.
Ezeket a tulajdonságokat felhasználva egyszerűen meghatározhatjuk a körhenger méreteit. Legyen a tetraéder A és B csúcsa a körhenger alap-, C és D csúcsa pedig a fedőlapján. A CD él alaplapon lévő merőleges vetülete legyen C'D' (2. ábra). Mivel a körhenger egyenes, azért C' is és D' is az alaplap kerületén van, továbbá C'D'=CD=AB. A tetraéderben AB és CD szemközti élek, ezért az AB és CD felezőpontjait, E-t és F-et összekötő szakasz merőleges azokra a síkokra, amelyek AB-vel is és CD-vel is párhuzamosak; vagyis merőleges a körhenger alap-, illetve fedőlapjára. Ez egyrészt azt jelenti, hogy EF=222=2 a körhenger alkotójának a hosszával egyezik meg, másrészt F-nek az alaplapon lévő F' merőleges vetülete éppen E. De egy szakasz felezőpontjának merőleges vetülete felezi a szakasz merőleges vetületét, ezért E felezi C'D'-t is. Vagyis a henger k alapkörének kerületén az A, B, C' és D' pontok úgy helyezkednek el, hogy AB=C'D', ABC'D', továbbá AB és C'D' felezőpontja (azaz E és F') egybeesik (nem úgy, mint a 2. ábrán). Mivel egy kör egy húrjának felezőpontja rajta van a kör középpontjából a húrra állított merőlegesen, azért AB is és CD is az alap-, illetve a fedőkör egy-egy átmérője kell, hogy legyen.
Tehát a feladatban szereplő egyenes körhenger alapkörének sugara r=AB2=1 egység, alkotójának hossza m=2 egység, így térfogata V=r2πm=2π4,44 térfogategység.