ΓΔΧΜΔΣΡΗΑ ΓΗΑ ΟΛΤΜΠΗΑΓΔ

Transcript

1 ΒΑΓΓΔΛΖ ΦΤΥΑ 011

2 1 ΒΑΗΚΟΗ ΟΡΗΜΟΗ 11 ΓΤΝΑΜΖ ΖΜΔΗΟΤ Έζησ P ηπρόλ ζεκείν ηνπ επηπέδνπ θύθινπ C (O,R ) (πνπ βξίζθεηαη εθηόο ηνπ θπθιηθνύ δίζθνπ C (O,R ) ) θαη PT ε εθαπηνκέλε από ην P (T ην ζεκείν επαθήο ) Αλ ηπρνύζεο επζείεο από ην P ηέκλνπλ ην θύθιν ζηα ζεκεία A, B θαη, (ρήκα 1) ηόηε: PA PB P P PT PO R ρήκα 1 Έζησ P ηπρόλ ζεκείν ηνπ επηπέδνπ θύθινπ C (O,R ) (πνπ βξίζθεηαη εληόο ηνπ θπθιηθνύ δίζθνπ C (O,R ) ) Αλ ηπρνύζεο επζείεο από ην P ηέκλνπλ ην θύθιν ζηα ζεκεία A, B θαη, (ρήκα ) ηόηε: PA PB P P R PO ρήκα ελίδα από 13

3 ΓΤΝΑΜΖ ΖΜΔΗΟΤ-ΡΗΕΗΚΟ ΑΞΟΝΑ Σε δηαθνξά θαη ηε ζπκβνιίδνπκε ζπλήζσο PO R ηελ νλνκάδνπκε Γύλακε ηνπ ζεκείνπ P ωο πξνο ην θύθιν C (O,R ) P D C( O,R ) Γηαλπζκαηηθά ε δύλακε ηνπ ζεκείνπ P σο πξνο ην θύθιν C (O,R ), εθθξάδεηαη από ηε ζρέζε: PA PB PO R Γίλεηαη ν θύθινο ( c ) κε εμίζσζε x y Ax By 0 Από ηπρόλ ζεκείν P( x, y ) (εθηόο ηνπ θύθινπ) ζεσξνύκε ηελ εθαπηνκέλε PT (T ην ζεκείν επαθήο ) Σόηε: PT x y Ax By Ζ ηειεπηαία ηζόηεηα εθθξάδεη ηε δύλακε ηνπ ζεκείνπ P σο πξνο ην θύθιν ( c ), κε ηε βνήζεηα ηεο αλαιπηηθήο γεωκεηξίαο Αλ νη πξνεθηάζεηο ησλ πιεπξώλ AB θαη ηνπ θπξηνύ ηεηξαπιεύξνπ AB ηέκλνληαη ζην ζεκείν P θαη ηζρύεη PA PB P P, ηόηε ην ηεηξάπιεπξν AB είλαη εγγξάςηκν (ηα ζεκεία A,B,, είλαη νκνθπθιηθά) (ρήκα 3) ρήκα 3 Αλ νη δηαγώληεο AB θαη ηνπ θπξηνύ ηεηξαπιεύξνπ A B ηέκλνληαη ζην ζεκείν P θαη ηζρύεη PA PB P P, ηόηε ην ηεηξάπιεπξν A B είλαη εγγξάςηκν (ηα ζεκεία A,B,, είλαη νκνθπθιηθά) (ρήκα 4) ρήκα 4 ελίδα 3 από 13

4 ΟΜΟΚΤΚΛΙΚΑ ΗΜΔΙΑ Γηα λα απνδείμνπκε όηη ηα ζεκεία A,B,, είλαη νκνθπθιηθά, αξθεί λα απνδείμνπκε όηη: PA PB P P (Πξνζέμηε ηα δύν πξνεγνύκελα ζρήκαηα: ρήκα 3 θαη ρήκα 4) 1 ΡΗΕΗΚΟ ΑΞΟΝΑ ην ίδην επίπεδν δίλνληαη νη θύθινη C1(O1,R1 ) θαη C (O,R ) Ο γεσκεηξηθόο ηόπνο ησλ ζεκείσλ πνπ έρνπλ ίζεο δπλάκεηο σο πξνο ηνπο δύν θύθινπο, είλαη επζεία θάζεηε πξνο ηε δηάθεληξν O 1O πνπ νλνκάδεηαη ξηδηθόο άμνλαο ησλ δύν θύθισλ ρήκα 5 Αλ M είλαη ηπρόλ ζεκείν ηνπ ξηδηθνύ άμνλα δύν θύθισλ, ηόηε ηα εθαπηόκελα ηκήκαηα από ην M πξνο ηνπο θύθινπο είλαη ίζα (ρήκα 5) Γηα λα βξνύκε ην ξηδηθό άμνλα δύν θύθισλ C1 (O1,R1 ) θαη C (O,R ), ζεσξνύκε θύθιν C(O,R ) πνπ ηέκλεη ηνπο δύν θύθινπο Ρηδηθόο άμνλαο ησλ δύν θύθισλ, είλαη ε θάζεηνο από ην ζεκείν ηνκήο ησλ θνηλώλ ρνξδώλ πξνο ηε δηάθεληξν O 1O (ρήκα 5) Αλ δύν θύθινη ηέκλνληαη ζηα ζεκεία A θαη B, ηόηε ξηδηθόο άμνλαο ησλ δύν θύθισλ είλαη ε επζεία πνπ νξίδνπλ ηα ζεκεία A θαη B (ρήκα 6) Ζ εμίζσζε ηνπ ξηδηθνύ άμνλα ησλ κε νκόθεληξσλ θύθισλ ( c1 ) : x y A1 x B1 y 1 θαη ( c ) : x y A x B y ελίδα 4 από 13

5 ΓΤΝΑΜΖ ΖΜΔΗΟΤ-ΡΗΕΗΚΟ ΑΞΟΝΑ είλαη ε επζεία πνπ έρεη εμίζσζε: ( A1 A )x ( B1 B )y ( 1 ) 0 (Όιεο νη εμηζώζεηο ελλννύληαη ζην Καξηεζηαλό επίπεδν) ρήκα 6 13 ΡΗΕΗΚΟ ΚΔΝΣΡΟ ην ίδην επίπεδν δίλνληαη νη θύθινη C1 (O1,R1 ), C (O,R ) θαη C3 (O3,R3 ) Οη ξηδηθνί άμνλεο (πνπ νξίδνπλ νη θύθινη αλά δύν), πεξλάλε από ην ίδην ζεκείν ην νπνίν νλνκάδνπκε ξηδηθό θέληξν ησλ ηξηώλ θύθισλ ρήκα 7 ελίδα 5 από 13

6 Γηα λα βξνύκε ην ξηδηθό θέληξν ησλ ηξηώλ θύθισλ C1 (O1,R1 ), C (O,R ) θαη C3 (O3,R3 ) ζεσξνύκε θύθιν C(O,R ) πνπ ηέκλεη ηνπο ηξείο θύθινπο ηε ζπλέρεηα ζεσξνύκε ηνπο ξηδηθνύο άμνλεο νη νπνίνη ζα ηέκλνληαη ζην ξηδηθό θέληξν (ρήκα 7) ΤΝΣΡΔΥΟΤΔ ΔΤΘΔΙΔ Γηα λα απνδείμνπκε όηη ηξεηο επζείεο πεξλάλε από ην ίδην ζεκείν, αξθεί λα απνδείμνπκε όηη είλαη νη ξηδηθνί άμνλεο ηξηώλ θύθισλ (πνπ ηνπο ζεσξνύκε αλά δύν), νπόηε ζα ζπληξέρνπλ ζην ξηδηθό θέληξν ελίδα 6 από 13

7 ΓΤΝΑΜΖ ΖΜΔΗΟΤ-ΡΗΕΗΚΟ ΑΞΟΝΑ ΑΚΖΔΗ-ΠΡΟΒΛΖΜΑΣΑ 1 ΠΡΟΒΛΖΜΑ Γίλνληαη νη θύθινη C 1, C θαη C 3 πνπ είλαη ζην ίδην επίπεδν θαη ηέκλνληαη αλά δύν Απνδείμηε όηη νη θνηλέο ρνξδέο ηνπο ζπληξέρνπλ (πεξλάλε από ην ίδην ζεκείν) Λύζε Όηαλ δύν θύθινη ηέκλνληαη, ξηδηθόο ηνπο άμνλαο είλαη ε επζεία πνπ νξίδνπλ ηα ζεκεία ηνκήο ηνπο ηε πξνθεηκέλε πεξίπησζε πνπ νη θύθινη ηέκλνληαη αλά δύν, ε θνηλή ρνξδή ηνπο βξίζθεηαη επάλσ ζην ξηδηθό άμνλά ηνπο Οη ηξείο ξηδηθνί άμνλεο πνπ δεκηνπξγνύληαη πεξλάλε από ην ίδην ζεκείν (ην ξηδηθό θέληξν ησλ ηξηώλ θύθισλ) Άξα θαη νη θνηλέο ρνξδέο ζα πεξλάλε από ην ξηδηθό θέληξν (δειαδή ζπληξέρνπλ) ΠΡΟΒΛΖΜΑ (ROMANIAN TST FOR JBMO) Γίλεηαη ηπρόλ ηξίγωλν Κύθινο πνπ πεξλά από ηα, ηέκλεη ηηο πιεπξέο θαη ζηα ζεκεία, αληίζηνηρα πκβνιίδνπκε κε, ηηο πξνβνιέο ηωλ,, επάλω ζηελ πκβνιίδνπκε κε, ηηο πξνβνιέο ηωλ,, επάλω ζηελ Απνδείμηε όηη ηα ζεκεία,, θαη είλαη νκνθπθιηθά Λύζε Σν ηεηξάπιεπξν είλαη εγγξάςηκν, νπόηε (1) Σν ηεηξάπιεπξν είλαη εγγξάςηκν, νπόηε ( ) Σν ηεηξάπιεπξν είλαη εγγεγξακκέλν, νπόηε ( 3) Πνιιαπιαζηάδνληαο ηηο ζρέζεηο ( 1),( ),( 3 ) έρνπκε: Άξα ην ηεηξάπιεπξν είλαη εγγξάςηκν ελίδα 7 από 13

8 3 ΠΡΟΒΛΖΜΑ (USAMO 1990) Γίλεηαη ηξίγωλν θαη νη θύθινη, C C κε δηακέηξνπο θαη αληίζηνηρα Ο θύθινο C ηέκλεη ηελ ζην ζεκείν 1 θαη ν θύθινο C ηέκλεη ηελ ζην ζεκείν 1 Αλ ε 1 ηέκλεη ηνλ θύθιν C ζηα ζεκεία, θαη ε 1 ηέκλεη ηνλ θύθιν C ζηα ζεκεία,, απνδείμηε όηη ηα ζεκεία,,, είλαη νκνθπθιηθά Λύζε Έζησ ην δεύηεξν θνηλό ζεκείν ησλ δύν θύθισλ θαη ην ζεκείν ηνκήο ησλ 1 θαη 1 ελίδα 8 από 13

9 ΓΤΝΑΜΖ ΖΜΔΗΟΤ-ΡΗΕΗΚΟ ΑΞΟΝΑ Δθόζνλ θαη είλαη δηάκεηξνη ησλ θύθισλ ηζόηεηεο: C θαη C αληίζηνηρα, ζα ηζρύνπλ νη ˆ ˆ ˆ ˆ (όιεο απηέο νη γσλίεο είλαη εγγεγξακκέλεο θαη βαίλνπλ ζε δηακέηξνπο) Από ηηο παξαπάλσ ηζόηεηεο ησλ γσληώλ πξνθύπηεη όηη ην ζεκείν T είλαη νξζόθεληξν ηνπ ηξηγώλνπ (νπόηε ) θαη ηα ζεκεία,, είλαη ζπλεπζεηαθά Δπίζεο πξνθύπηεη όηη θαη ηα ζεκεία,, είλαη ζπλεπζεηαθά Από ηηο ηεκλόκελεο ρνξδέο θαη ηνπ θύθινπ C έρνπκε: (1) Από ηηο ηεκλόκελεο ρνξδέο θαη ηνπ θύθινπ C έρνπκε: ( ) Από ηηο ζρέζεηο ( 1) θαη ( ) έρνπκε: νπόηε ην ηεηξάπιεπξν είλαη εγγξάςηκν 4 ΠΡΟΒΛΖΜΑ (IMO 005) Γίλεηαη ηζόπιεπξν ηξίγωλν ABC ηε πιεπξά BC ζεωξνύκε ζεκεία 1, ζηε πιεπξά AC ζεκεία B 1, B θαη ζηε πιεπξά AB ζεκεία C 1, C ώζηε ην θπξηό εμάγωλν 1 B1BC1C λα έρεη πιεπξέο ίζνπ κήθνπο Απνδείμηε όηη νη δηαγώληεο 1B, B 1C, C1 ζπληξέρνπλ Λύζε ην ηζνζθειέο ηξίγσλν A 1 ζέηνπκε ˆ 1 A 1Â xˆ ην ηζνζθειέο ηξίγσλν 1 1 ζέηνπκε ˆ 1A1 Â1 1 ŷ Από ην ηξίγσλν A B 1 C έρνπκε: xˆ ŷ Ĉ 180 xˆ ŷ 60 Kˆ 60 Kˆ 60 KĈB ŷ KB 1CA εγγξάςηκν KA1 KC KB Ĉ 60 KĈA xˆ Άξα K πεξίθεληξν ηνπ ηξηγώλνπ B KBˆ A KÂ B 30 (1) CA Όκνηα πεξίθεληξν ηνπ ηξηγώλνπ C Ĉ A Â C 30 ( ) 1 BA 1 1 Από ηηο ζρέζεηο ( 1) θαη ( ) έρνπκε: A 1C1B A εγγξάςηκν Όκνηα A 1B1BC εγγξάςηκν Όκνηα C 1B1 AC εγγξάςηκν Έζησ L 1, L, L 3 νη πεξηγεγξακκέλνη θύθινη ησλ παξαπάλσ εγγξάςηκσλ ηεηξαπιεύξσλ Σόηε ε θνηλή ρνξδή ησλ L 1 θαη L είλαη ε δηαγώληνο A 1B ηνπ εμαγώλνπ, ε θνηλή ρνξδή ησλ L 1 θαη L 3 είλαη ε δηαγώληνο C 1A ηνπ εμαγώλνπ θαη ε θνηλή ρνξδή ησλ L θαη L 3 είλαη ε δηαγώληνο B 1C ηνπ εμαγώλνπ ελίδα 9 από 13

10 Άξα νη δηαγώληεο ζπληξέρνπλ ζην ξηδηθό θέληξν ησλ ηξηώλ πεξηθεξεηώλ 5 ΠΡΟΒΛΖΜΑ (IMO 008) Έζηω H ην νξζόθεληξν νμπγωλίνπ ηξηγώλνπ ABC Ο θύθινο C A πνπ έρεη θέληξν ην κέζν ηεο BC θαη δηέξρεηαη από ην H ηέκλεη ηε πιεπξά BC ζηα ζεκεία 1 θαη Όκνηα νξίδνπκε ηα ζεκεία B 1, B, C 1 θαη C Απνδείμηε όηη ηα έμη ζεκεία 1,,B1,B, C1 θαη C είλαη νκνθπθιηθά Λύζε Οη κεζνθάζεηεο ησλ επζπγξάκκσλ ηκεκάησλ A1, 1 θαη 1 ηαπηίδνληαη κε ηηο κεζνθάζεηεο ησλ πιεπξώλ, θαη ηνπ ηξηγώλνπ αληίζηνηρα θαη ηέκλνληαη ζην πεξίθεληξν Άξα: Σα ζεκεία A1, ζα αλήθνπλ ζην θύθιν κε θέληξν ην θαη αθηίλα A1 Σα ζεκεία 1, ζα αλήθνπλ ζην θύθιν κε θέληξν ην θαη αθηίλα 1 Σα ζεκεία 1, ζα αλήθνπλ ζην θύθιν κε θέληξν ην θαη αθηίλα 1 Αξθεί λα απνδείμνπκε όηη A1 1 1 Έζησ,, ηα κέζα ησλ πιεπξώλ, θαη ηνπ ηξηγώλνπ αληίζηνηρα θαη,, ηα δεύηεξα θνηλά ζεκεία ησλ θύθισλ C, C θαη C Σα ζεκεία,, είλαη ζπλεπζεηαθά ελίδα 10 από 13

11 ΓΤΝΑΜΖ ΖΜΔΗΟΤ-ΡΗΕΗΚΟ ΑΞΟΝΑ Θεσξώληαο ηηο ηέκλνπζεο ησλ θύθισλ C θαη C από ην ζεκείν έρνπκε: Άξα ην ηεηξάπιεπξν 1 1 είλαη εγγξάςηκν, νπόηε A1 1 ΠΑΡΑΣΗΡΗΗ Σν παξαθάησ πξόβιεκα απνηειεί γελίθεπζε ηνπ πξνεγνπκέλνπ πξνβιήκαηνο 6 ΠΡΟΒΛΖΜΑ (ΔΤΚΛΔΗΓΖ 009- Γ ΛΤΚΔΗΟΤ) Έζηω H ην νξζόθεληξν θαη ην πεξίθεληξν νμπγωλίνπ ηξηγώλνπ ABC Έζηω αθόκε,, ηα κέζα ηωλ πιεπξώλ ηνπ, θαη αληίζηνηρα Θεωξνύκε ηα ζεκεία 1, 1, 1 έηζη ώζηε: 1, 1 θαη 1 κε 1 Ο θύθινο C A πνπ έρεη θέληξν ην ζεκείν 1 θαη δηέξρεηαη από ην H ηέκλεη ηε πιεπξά BC ζηα ζεκεία 1 θαη Όκνηα νξίδνπκε ηα ζεκεία B 1, B, C 1 θαη C Απνδείμηε όηη ηα έμη ζεκεία 1,,B1,B, C1 θαη C είλαη νκνθπθιηθά Λύζε Έζησ ην νξζόθεληξν ηνπ ηξηγώλνπ ελίδα 11 από 13

12 Δθόζνλ ηα ζεκεία,, είλαη ηα κέζα ησλ πιεπξώλ ηνπ, θαη αληίζηνηρα, ηα ηξίγσλα θαη ζα έρνπλ ηηο πιεπξέο ηνπο παξάιιειεο Σα ηξίγσλα θαη έρνπλ επίζεο ηηο πιεπξέο ηνπο παξάιιειεο, δηόηη 1, 1 θαη 1 Ζ 1 1 είλαη κεζνθάζεηνο ηεο θνηλήο ρνξδήο ησλ θύθισλ C θαη C Ζ 1 1 είλαη παξάιιειε κε ηελ Άξα Δπεηδή όκσο, θαηαιήγνπκε ζην ζπκπέξαζκα, όηη ηα ζεκεία,, είλαη ζπλεπζεηαθά Με όκνην ηξόπν θαηαιήγνπκε όηη ηα ζεκεία,, θαη ηα ζεκεία,, είλαη ζπλεπζεηαθά Από ηε δύλακε ηνπ ζεκείνπ σο πξνο ηνπο θύθινπο C θαη C, έρνπκε: 1 1 Οπόηε ηα ζεκεία 1,, 1, είλαη νκνθπθιηθά ζην θύθιν κε θέληξν ην, πνπ είλαη ην ζεκείν ηνκήο ησλ κεζνθαζέησλ ησλ ηκεκάησλ 1 θαη 1 Όκνηα θαη κε ηα άιια δεπγάξηα ζεκείσλ ελίδα 1 από 13

13 ΓΤΝΑΜΖ ΖΜΔΗΟΤ-ΡΗΕΗΚΟ ΑΞΟΝΑ ΠΔΡΗΔΥΟΜΔΝΑ 1 ΒΑΙΚΟΙ ΟΡΙΜΟΙ 11 ΓΤΝΑΜΖ ΖΜΔΗΟΤ 1 ΡΗΕΗΚΟ ΑΞΟΝΑ 4 13 ΡΗΕΗΚΟ ΚΔΝΣΡΟ 5 ΑΚΗΔΙ-ΠΡΟΒΛΗΜΑΣΑ 7 1 ΠΡΟΒΛΖΜΑ 7 ΠΡΟΒΛΖΜΑ (ROMANI AN TST FOR JBMO) 7 3 ΠΡΟΒΛΖΜΑ (USAMO 1990) 8 4 ΠΡΟΒΛΖΜΑ (IMO 005) 9 5 ΠΡΟΒΛΖΜΑ (IMO 008) 10 6 ΠΡΟΒΛΖΜΑ (ΔΤΚΛΔΗΓΖ 009- Γ ΛΤΚΔΗΟΤ) 11 ελίδα 13 από 13