Задача
Назовём точку на плоскости узлом, если обе её координаты целые числа. Дан треугольник с вершинами в узлах, внутри него расположено не меньше двух узлов. Докажите, что среди узлов внутри треугольника можно выбрать такие два узла, что проходящая через них прямая содержит одну из вершин треугольника или параллельна одной из сторон треугольника.
Решение
Решение 1: Обозначим через A1, B1, C1 соответственно середины сторон BC, CA и AB треугольника ABC. Возьмём два произвольных узла X и Y внутри треугольника. Пусть один из них лежит вне треугольника A1B1C1, например, X лежит внутри треугольника AB1C1. Построим отрезок AW, серединой которого является точка X. Тогда W – также узел, он находится внутри ABC, и прямая XW проходит через A.
Пусть теперь оба узла X и Y принадлежат треугольнику A1B1C1. Если прямая XY параллельна одной из сторон треугольника, все в порядке. В противном случае применим лемму из решения задачи 132889 к треугольнику A1B1C1. Пусть, например, конец Z1 отрезка A1Z1, равного и параллельного XY, лежит внутри треугольника A1B1C1. Тогда отрезок AZ, симметричный A1Z1 относительно середины B1C1, также равен и параллелен XY. Поэтому Z – узел, лежащий внутри AB1C1. Как показано выше, на прямой AZ есть ещё один узел.
Решение 2: Рассмотрим данный треугольник ABC и узлы X и Z внутри него. Через X проведём три прямые, параллельные сторонам треугольника. Таким образом, треугольник ABC разбивается на три треугольника и три параллелограмма (см. рис.).

3а) CX ≥ XS. Тогда обе точки
и
лежат внутри ABC. Эти точки являются узлами, так что пара (Z', Z'') – искомая.
3б) CX < XS. Тогда узел
лежит внутри треугольника ABC, и подходит пара узлов (X, Y).
Ответ
Ответ задачи отсутствует
Чтобы оставлять комментарии, войдите или зарегистрируйтесь