Feladat: B.3779 Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Horváth Eszter 
Füzet: 2005/szeptember, 350 - 351. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Kocka, Térfogat, Térelemek és részeik, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 2004/december: B.3779

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

Megoldás. Legyen K az adott kocka egy csúcsa, A, B, C pedig a belőle kiinduló élek felezőpontjai (ábra). A 2 egység élű kocka egy csúcsából kiinduló három élének felezőpontján átmenő valamennyi sík a kockából egy olyan, szabályos háromszög alapú egyenes gúlát vág le, melynek oldallapjai páronként merőlegesek egymásra. Ha ezeket a gúlákat tükrözzük valamelyik élükre (pl. az ábrán látható ABCK gúlát az AB élére), akkor a gúla negyedik csúcsa az élt tartalmazó kockalap középpontjába kerül (K képe K'), a merőlegessségek miatt pedig a tükörtengellyel szemközti oldalél képe éppen a megfelelő kockalap középpontjában a lapra állított 1 egység hosszú merőleges szakasz lesz (KC képe K'C').

 
 

Tekintsük a kocka éleinek felezőmerőleges síkjait. Ez a három sík (párhuzamos élekhez ugyanaz a sík tartozik) a 2 egység élű kockát nyolc darab 1 egység élű kockára bontja. Mivel ezen síkok páronkénti metszésvonalai éppen a kocka lapközéppontjaiban a lapokra állított merőleges egyenesek, azért az előzőek szerint ezek a síkok a feladatban szereplő konvex testet is 8 egybevágó részre bontják.
Egy-egy ilyen részt úgy kaphatunk, hogy az 1 egység élű kockából levágunk egy gúlát (az ABCK-t), majd pedig hozzáillesztünk három, a levágottal egybevágó gúlát (a levágott gúla AB, BC és CA élekre vonatkozó tükörképeit). Mivel a gúla egy csúcsban találkozó mindhárom éle 1 egység, és ezek az élek páronként merőlegesek egymásra, a gúla térfogata 16. Vagyis egy nyolcadrész térfogata 1+(3-1)16=43, tehát a keletkező konvex test (ami egyébként szabályos oktaéder) térfogata 843=323.