Feladat: F.3236 Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Bárány Kristóf ,  Juhász András ,  Lippner Gábor ,  Nagy Kálmán ,  Székelyhidi Gábor ,  Terpai Tamás ,  Végh A. László ,  Zombori Tamás 
Füzet: 1998/december, 543 - 544. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Középpontos tükrözés, Konvex sokszögek, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1998/május: F.3236

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

Tükrözzük K-t P-re, majd a tükörképet középpontosan kicsinyítsük P-ből úgy, hogy a kicsinyített K' sokszöget K tartalmazza, de K'-nek legyen egy olyan A csúcsa, amely K kerületén van. (Ez a tulajdonság L konvexsége miatt a kicsinyítés arányát egyértelműen meghatározza. Ugyanakkor előfordulhat, hogy K' több csúcsa ‐ pl. ha K egy háromszög és P a súlypontja, (1. ábra) ‐, vagy esetleg egy egész oldala ‐ (2. ábra) ‐ K kerületére kerül.)
Megmutatjuk, hogy az AP irányú egyenesek közül AP-nek esik a leghosszabb darabja K belsejébe. Ehhez elegendő megmutatnunk azt, hogy az AP-vel párhuzamos egyenesek közül AP-nek esik a leghosszabb darabja K' belsejébe, mert a K-t K'-be vivő leképezés megtartja az egyenesek irányát és a szakaszok arányát. Mivel A rajta van K kerületén, ezért K-nak van (legalább) egy CD oldala, amely tartalmazza A-t. Legyen CD képe a K-t K'-be vivő leképezésnél C'D' (3. ábra). Ekkor K' a CD egyenes által meghatározott félsíkok közül is, valamint a C'D' egyenes által meghatározott félsíkok közül is teljes egészében abban a félsíkban van, amelyikben P, mert K' konvex. Azonban C'D' definíciója miatt P benne van a CD és C'D' egyenesek által határolt síkban, tehát K' is teljes egészében ebben a sávban van. Ha A' jelöli A képét a K-t K'-be vivő leképezésnél, akkor a P-n átmenő AA' szakaszra teljesül, hogy a K'-t tartalmazó CD és C'D' párhuzamos egyenesek által meghatározott sáv határoló egyeneseinek egy-egy pontját köti össze, és teljes egészében K' belsejében van. Mivel K' a CD és a C'D' egyenesek meghatározta sávban fekszik, azért minden, az AA'-vel párhuzamos egyenesből olyan szakaszt vág ki K', amely része egy AA' hosszúságú szakasznak. Az AP irány tehát valóban eleget tesz a feladat követelményének.