Mathematical and Physical Journal
for High Schools
Issued by the MATFUND Foundation
Already signed up?
New to KöMaL?

Problem C. 1488. (May 2018)

C. 1488. Given that any three line segments out of a set of five can be used as sides to construct a (non-degenerate) triangle, prove that at least one of the triangles obtained in this way is acute-angled.

(5 pont)

Deadline expired on June 11, 2018.


Sorry, the solution is available only in Hungarian. Google translation

Megoldás. Legyenek a szakaszok: \(\displaystyle a≤b≤c≤d≤e\).

Tegyük fel, hogy semelyik három szakaszokból nem szerkeszthető hegyesszögű háromszög, legfeljebb derékszögű. Ekkor

\(\displaystyle a^2+b^2≤c^2,\)

\(\displaystyle b^2+c^2≤d^2,\)

\(\displaystyle a^2+d^2≤e^2.\)

Ekkor \(\displaystyle a^2+(b^2+c^2)\leq a^2+d^2≤e^2\) és \(\displaystyle a^2+b^2+a^2+b^2\leq a^2+b^2+c^2≤e^2\), vagyis

\(\displaystyle 2(a^2+b^2 )≤e^2.\)

Nézzük meg mekkora lenne az \(\displaystyle a\), \(\displaystyle b\) szakaszok \(\displaystyle φ\) szöge, ha az \(\displaystyle a\), \(\displaystyle b\), \(\displaystyle e\) szakaszokból háromszöget szerkesztenénk! Használjuk a koszinusz tételt:

\(\displaystyle \cos φ=\frac{a^2+b^2-e^2}{2ab}\leq\frac{a^2+b^2-2(a^2+b^2)}{2ab}≤\frac{-(a^2+b^2)}{2ab}.\)

Ha \(\displaystyle \frac{-(a^2+b^2)}{2ab}≤-1\), vagyis \(\displaystyle \frac{a^2+b^2}{2ab}≥1\), akkor az \(\displaystyle a\), \(\displaystyle b\), \(\displaystyle e\) szakaszokból nem szerkeszthető háromszög. Szorozzunk \(\displaystyle 2ab>0\)-val:

\(\displaystyle a^2+b^2≥2ab,\)

\(\displaystyle a^2+2ab+b^2≥4ab,\)

\(\displaystyle (a+b)^2≥4ab,\)

\(\displaystyle \frac{a+b}{2}≥\sqrt{ab}.\)

Ez igaz, vagyis az \(\displaystyle a\), \(\displaystyle b\), \(\displaystyle e\) szakaszokból nem szerkeszthető háromszög. Ellentmondásra jutottunk, tehát az öt szakasz között biztosan van három olyan, amiből szerkeszthető hegyesszögű háromszög.


Statistics:

20 students sent a solution.
5 points:Agócs Katinka, Ajtai Boglárka, Bukor Benedek, Debreczeni Tibor, Dékány Barnabás, Kovács 526 Tamás, Molnár 410 István, Németh Csilla Márta, Spányik Teodor, Surján Anett, Szécsi Adél Lilla, Szőnyi Laura.
3 points:2 students.
2 points:3 students.
1 point:3 students.

Problems in Mathematics of KöMaL, May 2018