A
12-szög középpontját jelöljük O-val.
Megmutatjuk, hogy az
OEFGHI
hatszög (ld. ábra) átdarabolható egy olyan négyzetté, amelynek oldala
megegyezik a 12-szög köré írható kör sugarával. Ebből a feladat
állítása már
következik.
Húzzuk
be az OF, OH és HF szakaszokat,
amivel az OEFGHI
hatszöget négy háromszögre bontjuk. Számoljuk ki a háromszögek szögeit!
Mivel
a szabályos 12-szög egy belső szöge 150°, ezért a GHF
egyenlőszárú háromszögben
.
Az OEF
és a vele egybevágó OHI
háromszögekben az O
csúcsnál lévő szög , ezért alapjaikon
fekvő szögeik 75°-osak. Végül az OFH
egyenlőszárú háromszögben az O
csúcsnál
60°-os szög van, ezért a háromszög szabályos.
Most
forgassuk el az OEF
háromszöget az O
pont körül
-150°-kal, az OHI
háromszöget pedig 150°-kal. A forgatások után a két háromszög
képe rendre az OLA,
illetve az OAB
háromszögek. Mivel az L,
O,
F
pontok egy
egyenesre illeszkednek, továbbá LO=OF, ezért ha az OLA háromszög
csúcsait
eltoljuk az vektorral,
akkor az L
pont O-ba,
az O pont
F-be,
míg az OLA
háromszög az FOM
háromszögbe megy át. Ehhez hasonlóan az OAB
háromszög
vektorral eltolt képe a HPO
háromszög. Az egybevágósági
transzformációk során a háromszögek a szögeiket megtartják, így az ábra
alapján
az OMFHP
ötszögben az F
és H
csúcsoknál derékszögek, míg az O
csúcsnál 210°-os
szög van.
Most
vizsgáljuk az OPM
háromszöget! Az előbbi észrevételünk
alapján ,
továbbá PO
és AB, OM és LA párhuzamosak
egymással (az eltolás miatt). Ugyanakkor a szabályos 12-szög
szemközti oldalai is párhuzamosak egymással, így HG is párhuzamos AB-vel, valamint
GF
is párhuzamos LA-val.
Ez azt is jelenti, hogy PO
a HG-vel, OM pedig a GF-fel
párhuzamos. Persze az említett szakaszok egyenlők is (mind ugyanakkora,
mint a
12-szög oldala), ezért az OPM
háromszög egybevágó a GHF
háromszöggel, sőt
megfelelő oldalaik párhuzamossága miatt a GHF háromszög
a vektorral
való eltolás után vihető át az OPM
háromszögbe. A szögtartás miatt a P
és M
csúcsoknál is megjelennek a GHF
háromszög 15°-os szögei, amiből következik, hogy a PMFH négyszögben
nemcsak a H
és F
csúcsoknál, hanem a P
és M
csúcsoknál is derékszögek vannak. A PMFH
négyszög tehát téglalap, és mivel minden oldala ugyanakkora (mind
megegyezik a
12-szög köré írt kör OH
sugarával), ezért négyzet is.
Ezzel
a feladat állítását beláttuk.
|