Feladat: 2019. évi Kürschák matematikaverseny 1. feladata Korcsoport: 18- Nehézségi fok: nehéz
Megoldó(k):  Pach Péter Pál 
Füzet: 2020/február, 67 - 68. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Kürschák József (korábban Eötvös Loránd), Síkgeometriai bizonyítások
Hivatkozás(ok):Feladatok: 2020/február: 2019. évi Kürschák matematikaverseny 1. feladata

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

Először megmutatjuk, hogy a P pont az A1B1, a Q pedig az A1C1 szakasznak belső pontja. Legyen A' az A csúcsnak a BB1 magasságra vonatkozó tükörképe. Az AB<BC feltétel miatt AB1<B1C, ezért az A' pont a B1C szakasznak belső pontja. A BA' szakasz a háromszög belsejében halad, és P ennek belső pontja, tehát P a háromszög belsejébe esik.
Jól ismert, hogy bármely hegyesszögű háromszögben a magasságvonalak felezik a talpponti háromszög szögeit, ezért a B1C1 félegyenesnek a BB1 magasságra vonatkozó tükörképe a B1A1 félegyenes. A P pont tehát a B1A1 félegyenesnek a háromszög belsejébe eső szakaszán, vagyis az A1B1 szakasz belsejében helyezkedik el.
Hasonlóan láthatjuk, hogy AC<BC miatt Q az A1C1 szakasznak belső pontja.

 
 

Legyen BC felezőpontja F; az FB1 és FC1 szakaszok a BC oldal Thalész-körének sugarai, ezért FB1=FC1. Szintén jól ismert, hogy az A1, B1, C1,F pontok egy körön, a háromszög Feuerbach-körén vannak.
Vegyük észre, hogy az FB1P és FC1Q háromszögek egybevágók, mert FB1=FC1, B1P=B1C1=C1Q, és PB1F=A1B1F=A1C1F=QC1F az A1B1F ívhez tartozó kerületi szögek a Feuerbach-körön. Tehát
A1PF=180-FPB1=180-FQC1=A1QF,
ez pedig mutatja, hogy az A1, F, P, Q pontok egy körön vannak, ahogy az bizonyítandó volt.