U pravokutnom trokutu ABC pravi je kut u vrhu C, ∣AB∣=8 i ∠ABC=60∘. Trokut ABC se rotacijom oko vrha C za 30∘ u smjeru suprotnom kretanju kazaljke sata preslika u trokut A′B′C. Koliko iznosi površina zajedničkog dijela trokuta ABC i A′B′C?
Neka je ABC pravokutan trokut s pravim kutom u vrhu C, te neka je β=∠ABC=60∘. Zarotiramo li trokut ABC oko vrha C za 30∘ u pozitivnom smjeru dobivamo trokut A′B′C kao na sljedećoj skici.
Kut β=60∘, ∠A′CB=90∘−30∘=60∘ pa je trokut CDB jednakostraničan duljine stranice 4.
Iz Pitagorina poučka dobivamo ∣CA∣=∣AB∣2−∣CB∣2=82−42=43.
Kako je dužina CF visina na hipotenuzu pravokutnog trokuta CA′B′ dobivamo da je
∣CF∣=∣A′B′∣∣CA′∣⋅∣CB′∣=843⋅4=23.
Stoga je ∣BF∣=∣BC∣−∣CF∣=4−23.
Kut ∠BEF=30∘ (jer je to kut između dužine AB i njenom rotacijom dobivene dužine A′B′), a budući da je ∠EBF=60∘, trokut FEB je pola jednakostraničnog trokuta.
Stoga, vrijedi ∣BE∣=2⋅∣BF∣=8−43 i ∣FE∣=23⋅∣BE∣=43−6.
Sada je PFEB=21∣FE∣⋅∣BF∣=21(43−6)⋅(4−23)=143−24.
Nadalje, dobivamo da je površina trokuta CDB jednaka PCDB=4423=43.
Konačno, površina zajedničkog dijela trokuta ABC i A′B′C iznosi
P=PCDB−PFEB=43−(143−24)=24−103.
Napomena: Učenik koji zarotira trokut u suprotnom smjeru treba dobiti isti rezultat i sve bodove.