Feladat: B.4404 Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: könnyű
Megoldó(k):  Fehér Zsombor 
Füzet: 2013/április, 221. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Teljes indukció módszere, Húrsokszögek, Szimmetrikus sokszögek, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 2011/december: B.4404

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

Megoldás. Vegyünk egy szabályos n oldalú sokszöget, majd egy olyan kört, amelynek középpontja a sokszög középpontja, és metszi az oldalakat. A kör és a sokszög metszéspontjai által meghatározott 2n oldalú sokszögre szimmetria okok miatt teljesül, hogy szögei egyenlők, és hogy minden második oldala egyenlő hosszúságú. Most válasszuk meg a kör sugarát akkorára, amekkora az n-szög köré írt kör sugara, és kezdjük el csökkenteni a kör sugarát egészen addig, amíg el nem érjük a beírt kört.

 
 

 
Közben kísérjük figyelemmel a 2n oldalú sokszög kétféle oldalának arányát (a nevező legyen az az oldal, amely illeszkedik az n oldalú sokszög oldalára). Ez az arány kezdetben nulla, mert a köréírt körtől nagyon kicsit különböző sugarú kör esetében az n oldalú sokszög két szomszédos oldalát a közös csúcshoz képest két nagyon közeli pontban metszi, tehát a számláló nagyon kicsi, elfajuló esetben nulla. Majd a végéhez közeledve tart a végtelenhez, mert a beírt körhöz közeli kör egy oldalt két nagyon közeli pontban metszi, azaz a nevező nullához tart. Folytonosan mozgatva így a megfigyelt arány nullától végtelenig minden értéket felvesz, valamikor éppen A1A2A2A3. Ebben az esetben a metszéspontok által megadott sokszög hasonló az A1A2...A2n sokszöghöz, mert minden szögük és a megfelelő oldalaik aránya is megegyezik. Az előbbinek van köréírt köre, hiszen úgy származtattuk, ezért az A1A2...A2n sokszögnek is van.