Ülesanne.
Olgu lõigud OK=r, OL=s, OM=2r ja ON=2r+s. Kui OP=(2r+s)/3, siis tõestage, et punkt P asub kindlasti sirgel KL.
Vastus.
Tõestame, et punkt \( P \) asub sirgel \( KL \):
Sirge \( KL \) sisaldab punkte \( K \) ja \( L \). Punktide vektorid on järgmised:
$$\vec{OK} = r, \quad \vec{OL} = s, \quad \vec{KL} = \vec{OL} - \vec{OK} = s - r.$$
Parametriline esitus sirgele \( KL \):
$$\vec{OP}_{KL} = \vec{OK} + t (\vec{KL}) = r + t(s - r), \quad t \in \mathbb{R}.$$
Kontrollime, kas punkt \( P \) asub sirgel \( KL \). Punkti \( P \) vektor on:
$$\vec{OP} = \frac{2r + s}{3}.$$
Leiame, kas eksisteerib \( t \), nii et:
$$\vec{OP} = r + t(s - r).$$
Kirjutame komponendid lahti:
$$\frac{2r + s}{3} = r + t(s - r).$$
Lihtsustame võrrandit:
$$\frac{2r + s}{3} = r + ts - tr.$$
Grupeerime \( r \) ja \( s \) kordajad:
$$\frac{2}{3}r + \frac{1}{3}s = r(1 - t) + ts.$$
Võrreldes koordinaatide kordajaid, saame võrrandisüsteemi:
$$1. \quad \frac{2}{3} = 1 - t, \quad 2. \quad \frac{1}{3} = t.$$
Lahendame esimese võrrandi \( t \) suhtes:
$$t = \frac{1}{3}.$$
Kontrollime teises võrrandis:
$$t = \frac{1}{3}.$$
Järeldus: \( t = \frac{1}{3} \) sobib, seega punkt \( P \) asub sirgel \( KL \).