Feladat: F.3242 Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: nehéz
Megoldó(k):  Barát Anna ,  Benedek Csaba ,  Fehér Lajos Károly ,  Gajári Dávid ,  Györey Bernadett ,  Kiss Gergely ,  Kunszenti-Kovács Dávid ,  Lábó Melinda ,  Lengyel Zoltán ,  Papp Dávid ,  Terpai Tamás ,  Vágvölgyi Péter ,  Venter György ,  Vértesi Vera 
Füzet: 1999/március, 158 - 160. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Mértani helyek, Parabola, mint mértani hely, Hiperbola, mint mértani hely, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1998/szeptember: F.3242

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

Jelöljük az adott kör középpontját O-val, sugarát pedig r-rel. Egy, a körön kívül elhelyezkedő P pontnak a körtől való távolsága a definícióból következően ekkor PO-r (1. ábra). Egy P pontnak és az adott négyzetnek a távolságát bonyolultabb meghatározni. A négyzet oldalegyenesei a síkot 9 részre osztják. A négyzet belsején kívül 4 olyan síkrész van (a 2. ábrán az I‐IV. jelűek), amelyiknek a négyzettel csak egy közös pontja van, 4 síkrész pedig (az V‐VIII. jelűek) egy-egy oldallal csatlakozik a négyzethez. Az első típusú síkrészekben lévő P esetén P-nek a megfelelő négyzetcsúcstól való távolsága a keresett távolság, a második típusú síkrészben pedig P-nek a megfelelő oldaltól való távolsága.
Ha az A négyzetcsúcshoz tartozó síkrészben lévő P pont egyenlő távol van a körtől és a négyzettől, akkor az eddigiekből következően PO-r=PA, vagyis PO-PA=r. Tehát P rajta van egy O és A fókuszú hiperbolának az A-hoz közelebbi ágán. Megfordítva, ennek a hiperbolaágnak mindegyik az A-hoz tartozó síkrészben lévő H pontjára teljesül, hogy HA=HO-r, vagyis H egyenlő távolságra van a körtől és a négyzettől.
Ha a négyzet a oldalához tartozó síkrészben keressük a megfelelő P pontokat, akkor PO-r=d(P,a), ahol d(P,a) jelöli P és a távolságát. Legyen a' az az a-val párhuzamos, tőle r távolságra lévő egyenes, amit a elválaszt P-től (3. ábra). Ekkor d(P,a')=d(P,a)=d(P,a)+r, vagyis ha P megfelelő pont, akkor PO=d(P,a'), tehát P rajta van egy O fókuszú, a' vezéregyenesű parabolán. Megfordítva, ennek a parabolának minden olyan pontja, amelyik az a-hoz tartozó síkrészben van, nyilván egyenlő távolságra van a körtől és a négyzettől.
A keresett ponthalmaz tehát egy parabola- és hiperbolaívekből álló görbe. Ha r nagyobb, mint a négyzet oldala, akkor a 8 lehetséges síkrész közül csak egyben (a 4. ábrán satírozott részben) nincs pont, minden itteni pont nyilván közelebb van a négyzethez, mint a körhöz. A keresett görbe az 5. ábrán látható. Ha r nem nagyobb, mint a négyzet oldala, akkor a 8 síkrész közül háromban (a 6. ábrán satírozott részekben) nincs pontja a görbének, mert az ábrán jelölt szögek tompaszögek, ezért a síkrészek minden pontja közelebb van a négyzethez, mint a körhöz. A keresett görbe a 7. ábrán látható.

 Papp Dávid (Budapest, Szent István Gimn., 11. o.t.) és
 
 Venter György (Fazekas M. Főv. Gyak. Gimn., 11. o.t.) dolgozatai alapján