Feladat: B.4823 Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Hoffmann Balázs 
Füzet: 2017/május, 273 - 274. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Feladat, Síkgeometriai bizonyítások, Középponti és kerületi szögek, Körülírt kör, Paralelogrammák
Hivatkozás(ok):Feladatok: 2016/november: B.4823

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

Megoldás. Az ábra jelöléseit használjuk. A két kérdéses átló OC és AD. Az OC hossza egyenlő a körülírt kör sugarával, R-rel, így elegendő azt bizonyítanunk, hogy AD hossza is R. Az O pont a körülírt kör középpontja, így az AO szakasz hossza is R. Azt fogjuk bizonyítani, hogy az ADO háromszög egyenlőszárú. Húzzuk be az A-hoz tartozó belső szögfelezőt, ez az ismert tétel szerint a körülírt körön metszi a szemben fekvő oldal felezőmerőlegesét. Legyen ez a pont F. Ugyanez a szögfelező G-ben metszi a DO szakaszt és két háromszögre osztja az ADO háromszöget. A DAF és az OFA váltószög, mert OF és AD egyaránt merőlegesek a BC oldalra (oldalfelező merőleges és magasság), tehát a két szög egyenlő. Az OFA háromszögben OF és OA egyaránt R hosszúságúak, így a háromszög egyenlőszárú, tehát az alapon fekvő két szöge, OAF és OFA egyenlő. Eszerint a DAF és az OAF mindketten egyenlőek az OFA szöggel, azaz egymással is egyenlőek. Ha az A csúcshoz tartozó külső szögfelező párhuzamos OD-vel, akkor OD merőleges az A-hoz tartozó belső szögfelezőre, azaz AF-re, mert az A-beli külső és belső szögfelező merőlegesek egymásra. A DGA és az OGA is derékszög. Az AGD és az AGO háromszögekben az A-nál és a G-nél fekvő szögek nagysága is megegyezik, továbbá van egy közös oldaluk, a GA oldal, vagyis a két háromszög egybevágó. Az egybevágóság miatt AO és AD hossza megegyezik. Az AO szakasz hossza R, így AD hossza is R. Ezzel az állítást beláttuk.

 
 

 
Megjegyzés. A konstrukció akkor is működik, ha AB>AC, csak akkor a kérdéses négyszög konvex lesz, esetünkben pedig konkáv.