Problem B. 4294. (October 2010)

B. 4294. What is the maximum number of edges of a regular decagonal right prism that a plane may intersect?

(3 pont)

Deadline expired on November 10, 2010.

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

Megoldás. Először megmutatjuk, hogy egyetlen sík sem metszheti a hasábnak több, mint 12 élét. Mind az alaplapnak, mind a fedőlapnak nulla vagy két élét metszheti a sík. Ha valamelyiket nem metszi, akkor az állítás nyilvánvaló, hiszen a hasábnak összesen 10 darab oldaléle van. Ha mindkettőt metszi, akkor vetítsük le a hasábot és a metsző síkot is egy olyan \(\displaystyle S\) síkra, amely egyaránt merőleges a hasáb alaplapjára és a metsző síkra is. A hasáb vetülete egy téglalap lesz, a metsző sík vetülete pedig egy olyan egyenes, amely a téglalapnak azt a két, egymással párhuzamos oldalát metszi, melyek az alap-, illetve fedőlap vetületeként keletkeznek. A téglalap másik két oldala egy-egy oldalél vetülete; ezeket az oldaléleket a sík nem metszi. Ha tehát egy sík az alap- és a fedőlapnak is két élét metszi, akkor legfeljebb 8 oldalélet metszhet.

Ennek a gondolatnak a segítségével könnyű példát mutatni olyan síkra, amely a hasábnak pontosan 12 élét metszi. Legyen az alaplap az \(\displaystyle A_1A_2\ldots A_{10}\), a fedőlap pedig a \(\displaystyle B_1B_2\ldots B_{10}\) sokszög, ahol a hasáb oldalélei az \(\displaystyle A_1B_1,\ldots,A_{10}B_{10}\) szakaszok. Vetítsük le a hasábot az \(\displaystyle A_1A_2B_2B_1\) lap \(\displaystyle S\) síkjára, az \(\displaystyle A_i, B_i\) csúcsok vetületét jelölje \(\displaystyle A_i', B_i'\). Ekkor a vetület az \(\displaystyle A_9'A_4'B_4'B_9'\) téglalap. Tekintsük azt az egyenest, amelyik áthalad az \(\displaystyle A_9'A_{10}'\) és a \(\displaystyle B_3'B_4'\) szakaszok felezőpontján. Ha ezen az egyenesen át az \(\displaystyle S\) síkra merőleges síkot állítunk, az metszeni fogja az alaplapnak \(\displaystyle A_9\)-ből, a fedőlapnak pedig a \(\displaystyle B_4\)-ből induló éleit, valamint az összes oldalélet is az \(\displaystyle A_9B_9\), \(\displaystyle A_4B_4\) élek kivételével.

Statistics:

153 students sent a solution.
3 points:	85 students.
2 points:	49 students.
1 point:	11 students.
0 point:	6 students.
Unfair, not evaluated:	2 solutionss.

Problems in Mathematics of KöMaL, October 2010