Przeskocz do treści

Delta mi!

Stowarzyszenie na rzecz Edukacji Matematycznej

Najciekawsze zadanie z VI OMG

Andrzej Fryszkowski

o artykule ...

  • Publikacja w Delcie: kwiecień 2012
  • Publikacja elektroniczna: 01-04-2012
  • Wersja do druku [application/pdf]: (68 KB)

7 stycznia 2012 roku około 1400 uczniów wzięło udział w drugim etapie VI Olimpiady Matematycznej Gimnazjalistów. Najciekawszym i jednocześnie najtrudniejszym zadaniem okazało się zadanie z planimetrii oznaczone numerem 5. Rozwiązało je niewielu uczniów, przy czym żaden z nich nie rozważył wszystkich możliwych konfiguracji. Poniżej postaramy się zadanie to dokładnie zanalizować.

Podstawowy pomysł polega na podziale kąta math  na takie dwie części, że kąty „bliższe” kątom math  i math  są im odpowiednio równe. Pozwala na to podana w zadaniu równość kątów. Aby zrealizować powyższy pomysł, należy dorysować prostą math przechodzącą przez punkt math i przecinającą bok math  w punkcie math  a bok math w punkcie math  tak by trójkąty math  i math  były równoramienne. Wtedy dwusieczna kąta math  jest symetralną boku math a dwusieczna kąta math  – symetralną boku math  Oznacza to, że środek math  okręgu opisanego na trójkacie math  leży na przecięciu dwusiecznych kątów math  i math  W sytuacji, gdy kąty math i math  są ostre, możliwe są trzy przypadki przedstawione na rysunkach 1, 2 i 3.

obrazek

Rys. 4

Rys. 4

obrazek

Rys. 5

Rys. 5

W przypadkach 2 i 3 punkt math  jest środkiem okręgu wpisanego w trójkąt math  gdyż leży na przecięciu dwusiecznych. Jest on więc jednakowo odległy od prostych math  i math  Żaden z uczniów rozwiązujących to zadanie nie rozważył sytuacji, gdy trójkąta math po prostu nie ma, bądź jeden z kątów math  lub math nie jest ostry. Trójkąt math  nie powstaje, gdy math Ale wtedy teza jest oczywista, bo żądane odległości są równe 0.

Pozostają do rozważenia konfiguracje, w których jeden z kątów math  lub math jest rozwarty lub prosty. W tej pierwszej sytuacji załóżmy, bez zmniejszania ogólności, że rozwarty jest kąt math  (rysunek 4). Wtedy punkt math  jest środkiem okręgu dopisanego do trójkąta math i stąd wynika teza.

Najtrudniejszy do rozważenia jest przypadek, gdy jeden z kątów math lub math  jest prosty (rysunek 5). Załóżmy np., że math Wtedy symetralna boku math  jest równoległa do prostych math  i math  i równo od nich odległa. W takim razie odległość punktu math  od prostej math  jest taka sama, jak odległość punktu math  od prostej math  Ta ostatnia odległość jest z kolei równa odległości punktu math  od prostej math gdyż math  jest również dwusieczną kąta wierzchołkowego do math  To spostrzeżenie kończy rozwiązanie zadania.