Az
animáció alapján megfogalmazható sejtés alapján az AE+AH+CG+CF összeg
mindig ugyanakkora. Ennek belátásához forgassuk el az ABCD
négyzetet,valamint a HG
szakaszt az A
csúcs körül 90°-kal. A forgatás után az A csúcs helyben
marad, a B
csúcs képe D,
a C csúcsé
C',
a D csúcsé
D',
míg a HG
szakasz átmegy az ábrán H'G'-vel
jelölt szakaszba. A forgatás ismert tulajdonsága, hogy szakasz és
elforgatott képe a forgatás szögét zárja be egymással, ezért HG és H'G' merőlegesek
egymásra. Mivel azonban EF
is merőleges HG-re,
ezért azonnal adódik, hogy H'G'
és EF
párhuzamosak, azaz a H'EFG'
négyszög paralelogramma.
Vegyük
figyelembe, hogy az AH szakasz
elforgotott képe AH',
és a CG
szakaszé pedig C'G'.
Ezek alapján ha az ABCD
négyzet oldalát a
jelöli, akkor a H'EFG'
paralelogrammában
EH'=FG',
AH'+AE=G'D+DF,
AH+AE=a-G'C'+a-CF,
AH+AE=a-CG+a-CF.
Az
utóbbi egyenlőség átrendezés után az
AH+AE+CG+CF=2a
alakot
ölti. Eredményünk mutatja, hogy a keresett összeg minden esetben az ABCD négyzet
oldalának kétszerese, akárhol is helyezkednek az E, F, G és H pontok a négyzet
oldalain. A minimum és a maximum is tehát 2a.
Megjegyezzük,
hogy állításunk megfordítható: ha az ABCD négyzet
megfelelő oldalain úgy vesszük fel az E, F, G és H pontokat,
hogy
AH+AE+CG+CF=2a,
ahol
a
az ABCD
négyzet oldalának hosszát jelöli, akkor EF és GH merőlegesek
egymásra.
A
fenti állítás igazolásához ugyanúgy kell eljárnunk, mint az előbb.
Ezúttal a 90°-os forgatás után előálló H'EFG' négyszögről
a feltétel alapján belátható, hogy H'E=G'F, így a négyszög
paralelogramma. Ekkor viszont H'G' párhuzamos EF-fel, és mivel H'G' merőleges a HG szakaszra
(hisszen annak elforgatott képre), ezért EF is merőleges HG-re.
|