Czworościan i kule»Zadanie
o zadaniu...
- Zadanie olimpijskie: VI olimpiada Matematyczna (II stopień)
- Zadanie pochodzi z artykułu Czworościan i kule
- Publikacja w Delcie: kwiecień 2011
- Publikacja elektroniczna: 31-03-2011
Dany jest czworościan foremny opisany na sferze o promieniu
Udowodnij, że w tym czworościanie można umieścić 6 kul o promieniu
w taki sposób, aby każde dwie kule miały co najwyżej jeden punkt
wspólny.

licząc od wierzchołka. Punkt ten jest jednocześnie środkiem kuli wpisanej i
opisanej na czworościanie foremnym.

można wpisać kulę
o środku
i promieniu 1, wysokość tego czworościanu wynosi 4
(na podstawie przytoczonej własności). Przekształćmy czworościan
foremny
przez jednokładność względem punktu
o skali
W efekcie otrzymamy czworościan
Korzystając z własności jednokładności, wnioskujemy, że płaszczyzna
przecina wysokość
w punkcie
w taki
sposób, że
a kula
jest również styczna do
płaszczyzny
Zatem kula
wpisana w czworościan
ma promień
i ma tylko jeden punkt wspólny z kulą
umieszczone w każdym „rogu” czworościanu
Każda z tych kul
ma tylko jeden punkt wspólny z kulą
Ponieważ kula
ma
promień 1, więc można umieścić w niej dwie kule o promieniu
które mają tylko jeden punkt wspólny.

będą odpowiednio środkami krawędzi
Przekształćmy kulę
i czworościan
przez
i skali
i skali

Zatem kule wpisane w te
czworościany nie mają punktów wspólnych.
przez
i skali
i skali

będą środki kul o promieniach
znajdujące się w połowie odcinków
i
Wykażemy teraz,
że kule te nie mają punktów wspólnych.
Zatem odległość
punktów
i
wynosi
Środki boków
i
w trójkącie
pozostają w odległości
która
jest większa od 1.
można umieścić sześć
kul: każda z nich jest obrazem kuli wpisanej w czworościan
w
jednokładności o skali
i środku będącym środkiem krawędzi
czworościanu.