Feladat: B.3363 Korcsoport: 14-15 Nehézségi fok: könnyű
Megoldó(k):  Rácz Béla András 
Füzet: 2001/február, 97 - 98. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Háromszögek egybevágósága, Konstruktív megoldási módszer, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 2000/április: B.3363

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

Egy háromszöget egyetlen vágással vagy két háromszögre, vagy egy háromszögre és egy négyszögre lehet darabolni. Ezért, mivel a részek között kell lennie háromszögnek is, ha két vágással három egybevágó részt kapunk, akkor mindhárom rész háromszög.
Kell, hogy legyen (legalább) egy olyan pont, amely mind a három háromszögnek határpontja. Ha ugyanis ilyen nem volna, akkor két egybevágó háromszöget a harmadik szétválasztana; ez egy-egy oldalon szomszédos volna a két szétválasztandó háromszöggel, ezen kívül további egy-egy oldalnak kellene biztosítani, hogy a két szélső háromszög határponton se érjen össze, így a középső háromszögben négy oldalnak kellene lennie.
A közös határpont helyzete háromféle lehet:
I. a határpont az eredeti háromszög belsejében van;
II. a határpont egy csúcsban van;
III. a határpont egy oldal belső pontja.
I. Ekkor biztos, hogy az egyik vágás végpontja a másiknak közbülső pontja, ugyanis különben nem kapnánk 3 háromszöget. Továbbá ahhoz, hogy háromszögeket kapjunk, mindkét vágás egyik végpontjának csúcsban kell lennie. Tehát a darabolás csak az 1. ábra szerinti lehet. Az ábra betűzését használva, mivel PQC+CQB=180, ezek nem lehetnek a két egybevágó háromszögnek két különböző szöge, így csak PQC=CQB=90 lehet. Hasonló okokból APB=CPB=90. Ekkor pedig a CPQ háromszögben két derékszög volna, ami lehetetlen.
II. Legyen a határpont például a C csúcsban. Most az előzőhöz hasonlóan az AQC és a CQP', mivel összegük 180, nem lehetnek az egybevágó háromszögeknek különböző nagyságú szögei, így AQC=CQP=90, ugyanígy BPC=CPQ=90, tehát ismét két derékszög lenne a CPQ háromszögben, így ez az eset sem lehetséges.
III. Legyen most a P határpont az AC oldalon. Ekkor a két vágás egyike a szemben fekvő csúcsba, a másik egy oldal belső pontjába megy, más esetben ugyanis nem kapnánk csupa háromszög darabot. Most az előzőekhez hasonló gondolatmenet miatt PQC=PQB=90. Nem lehet az APB=90, mert akkor a PAB háromszögben PB befogó, a PQB háromszögben pedig átfogó lenne, így nem volnának egybevágóak. A P-nél levő három szög összege 180. Ha az egybevágó háromszögek derékszögtől különböző szögeit α-val és β-val jelöljük, akkor vagy a) 2α+β=180, vagy b) 3α=180 lehet. Az a) eset nem fordulhat elő, hiszen α+β=90, így a)-ból α=90 következne. Marad tehát a b) eset, ekkor α=60, β=30. Ez a darabolás a 3. ábra szerint meg is valósítható. (Az ismert CB=2AB tulajdonság miatt a kis háromszögek egybevágóak.)
Így a feladat kérdésére a válasz: létezik ilyen darabolás, és csakis akkor, ha az eredeti háromszög (és egyúttal a keletkezett rész-háromszögek is) a derékszögű és 60-os szögű háromszög, és a darabolás csak a III. esetben leírtak szerinti lehet.

 Rácz Béla András (Fazekas M. Főv. Gyak. Gimn., 8. o.t.)