CERCUL LUI EULER ŞI DREAPTA LUI SIMSON

Σχετικά έγγραφα
7. Fie ABCD un patrulater inscriptibil. Un cerc care trece prin A şi B intersectează

DISTANŢA DINTRE DOUĂ DREPTE NECOPLANARE

TRIUNGHIUL. Profesor Alina Penciu, Școala Făgăraș, județul Brașov A. Definitii:

Profesor Blaga Mirela-Gabriela DREAPTA

GEOMETRIE PLANĂ TEOREME IMPORTANTE ARII. bh lh 2. abc. abc. formula înălţimii

Planul determinat de normală şi un punct Ecuaţia generală Plane paralele Unghi diedru Planul determinat de 3 puncte necoliniare

GEOMETRIE PLANĂ TEOREME IMPORTANTE ARII. = înălţimea triunghiului echilateral h =, R =, r = R = bh lh 2 A D ++ D. abc. abc =

Curs 10 Funcţii reale de mai multe variabile reale. Limite şi continuitate.

LUCRARE DE DIPLOMĂ CENTRE REMARCABILE ÎN TRIUNGHI

y y x x 1 y1 Elemente de geometrie analiticã 1. Segmente 1. DistanŃa dintre douã puncte A(x 1,y 1 ), B(x 2,y 2 ): AB = 2. Panta dreptei AB: m AB =

Cercul lui Euler ( al celor nouă puncte și nu numai!)

COLEGIUL NATIONAL CONSTANTIN CARABELLA TARGOVISTE. CONCURSUL JUDETEAN DE MATEMATICA CEZAR IVANESCU Editia a VI-a 26 februarie 2005.

3. Locuri geometrice Locuri geometrice uzuale

Subiecte Clasa a VIII-a

Să se arate că n este număr par. Dan Nedeianu

GEOMETRIE PENTRU GIMNAZIU Partea I (cls. a V a, a VI a, a VII a) Geometrie pentru pregătirea Evaluării Naționale la Matematică

Definiţia generală Cazul 1. Elipsa şi hiperbola Cercul Cazul 2. Parabola Reprezentari parametrice ale conicelor Tangente la conice

Asupra unei inegalităţi date la barajul OBMJ 2006

Dreapta in plan. = y y 0

Cum folosim cazuri particulare în rezolvarea unor probleme

V.7. Condiţii necesare de optimalitate cazul funcţiilor diferenţiabile

BREVIAR TEORETIC CU EXEMPLE CONCRETE, PENTRU PREGĂTIREA EXAMENULUI DE EVALUARE NAŢIONALĂ, clasa a VIII-a

R R, f ( x) = x 7x+ 6. Determinați distanța dintre punctele de. B=, unde x și y sunt numere reale.

a n (ζ z 0 ) n. n=1 se numeste partea principala iar seria a n (z z 0 ) n se numeste partea

Al cincilea baraj de selecţie pentru OBMJ Bucureşti, 28 mai 2015

Curs 4 Serii de numere reale

5. FUNCŢII IMPLICITE. EXTREME CONDIŢIONATE.

29 Iunie Aplicaţii ale numerelor complexe în Geometrie. Absolvent: Haliţă Diana-Florina. Coordonator ştiinţific: Prof. Dr.

Concursul Interjudeţean de Matematică Academician Radu Miron Vaslui, noiembrie Subiecte clasa a VII-a

BISECTOAREI GLISANTE

Vectori liberi-seminar 1

(a) se numeşte derivata parţială a funcţiei f în raport cu variabila x i în punctul a.

BARAJ DE JUNIORI,,Euclid Cipru, 28 mai 2012 (barajul 3)

Curs 14 Funcţii implicite. Facultatea de Hidrotehnică Universitatea Tehnică "Gh. Asachi"

Conice - Câteva proprietǎţi elementare

P A + P C + P E = P B + P D + P F.

3. REPREZENTAREA PLANULUI

Ecuaţia generală Probleme de tangenţă Sfera prin 4 puncte necoplanare. Elipsoidul Hiperboloizi Paraboloizi Conul Cilindrul. 1 Sfera.

Asemănarea triunghiurilor O selecție de probleme de geometrie elementară pentru gimnaziu Constantin Chirila Colegiul Naţional Garabet Ibrãileanu,

CONCURSUL INTERJUDEȚEAN DE MATEMATICĂ TRAIAN LALESCU, 1998 Clasa a V-a

Seminariile Capitolul X. Integrale Curbilinii: Serii Laurent şi Teorema Reziduurilor

III. Serii absolut convergente. Serii semiconvergente. ii) semiconvergentă dacă este convergentă iar seria modulelor divergentă.

CONCURS DE ADMITERE, 17 iulie 2017 Proba scrisă la MATEMATICĂ

OLIMPIADA DE MATEMATICĂ ETAPA LOCALĂ CLASA A V-A

Metode iterative pentru probleme neliniare - contractii

b = CA, c = AB, atunci concluzia rezultă din regula triunghiului de adunare a vectorilor:

cercului circumscris triunghiului ABE.

2.1 Sfera. (EGS) ecuaţie care poartă denumirea de ecuaţia generală asferei. (EGS) reprezintă osferă cu centrul în punctul. 2 + p 2

DEFINITIVAT 1993 PROFESORI I. sinx. 0, dacă x = 0

Aplicaţii ale numerelor complexe în geometrie, utilizând Geogebra

Capitole speciale de geometrie pentru profesori. Camelia Frigioiu

Curs 1 Şiruri de numere reale

CONCURSUL INTERJUDEȚEAN DE MATEMATICĂ TRAIAN LALESCU, 2018 Clasa a V-a. 1. Scriem numerele naturale nenule consecutive sub forma:

Soluţiile problemelor pentru pregătirea concursurilor propuse în nr. 2/2015

Conice. Lect. dr. Constantin-Cosmin Todea. U.T. Cluj-Napoca

Vectori liberi Produs scalar Produs vectorial Produsul mixt. 1 Vectori liberi. 2 Produs scalar. 3 Produs vectorial. 4 Produsul mixt.

Sisteme diferenţiale liniare de ordinul 1

Subiecte Clasa a VII-a

Analiza în curent continuu a schemelor electronice Eugenie Posdărăscu - DCE SEM 1 electronica.geniu.ro

EDITURA PARALELA 45 MATEMATICĂ DE EXCELENŢĂ. Clasa a X-a Ediţia a II-a, revizuită. pentru concursuri, olimpiade şi centre de excelenţă

1. Scrieti in casetele numerele log 7 8 si ln 8 astfel incat inegalitatea obtinuta sa fie adevarata. <

Concurs MATE-INFO UBB, 1 aprilie 2017 Proba scrisă la MATEMATICĂ

2.3 Geometria analitică liniarăînspaţiu

Varianta 1. SUBIECTUL I Pe foaia de teză se trec numai rezultatele.

GEOMETRIE VECTORIALĂ, ANALITICĂ ŞI DIFERENŢIALĂ. PROBLEME REZOLVATE. Gabriel POPA, Paul GEORGESCU c August 20, 2009, Iaşi

BAC 2007 Pro Didactica

1. Teorema lui Menelaus in plan Demonstratia teoremei in plan (clasa a VII-a). DC EC F B DB EA = 1.

z a + c 0 + c 1 (z a)

CURS XI XII SINTEZĂ. 1 Algebra vectorială a vectorilor liberi

CONCURSUL INTERJUDEŢEAN DE MATEMATICĂ ŞI INFORMATICĂ MARIAN ŢARINĂ. Ediţia a XVII-a, 7 8 Aprilie CLASA a IV-a

Testul nr. 1. Testul nr. 2

SEMINAR 14. Funcţii de mai multe variabile (continuare) ( = 1 z(x,y) x = 0. x = f. x + f. y = f. = x. = 1 y. y = x ( y = = 0

EDITURA PARALELA 45. Matematică de excelenţă pentru concursuri, olimpiade şi centre de excelenţă. clasa a VIII-a. mate 2000 excelenţă

5.5. REZOLVAREA CIRCUITELOR CU TRANZISTOARE BIPOLARE

Lectia VII Dreapta si planul

Functii Breviar teoretic 8 ianuarie ianuarie 2011

Algebra si Geometrie Seminar 9

GRADUL II n α+1 1

avem V ç,, unde D = b 4ac este discriminantul ecuaţiei de gradul al doilea ax 2 + bx +

7. PROBLEME DE SINTEZĂ (punct, dreaptă, plan, metode)

SINTEZ~ A GEOMETRIEI de clasa a VII-a

Capitolul 9. Geometrie analitică. 9.1 Repere

Toate subiectele sunt obligatorii. Timpul de lucru efectiv este de 3 ore. Se acordă din oficiu 10 puncte. SUBIECTUL I.

LUCRARE METODICO-ŞTIINŢIFICĂ PENTRU OBŢINEREA GRADULUI DIDACTIC I

PUNCTUL.DREAPTA. PLANUL

MARCAREA REZISTOARELOR

Principiul Inductiei Matematice.

Subiecte Clasa a VIII-a

Curs 2 Şiruri de numere reale

Conice şi cercuri tangente

Convorbiri didactice Nr. 13

CONCURSUL INTERJUDEȚEAN DE MATEMATICĂ TRAIAN LALESCU, 1996 Clasa a V-a

Cursul Măsuri reale. D.Rusu, Teoria măsurii şi integrala Lebesgue 15

CAPITOLUL 2 VECTORI LIBERI. 2.1 Segment orientat. Vector liber

π } R 4. ctg:r\{kπ} R FuncŃii trigonometrice 1. DefiniŃii în triunghiul dreptunghic 2. ProprietãŃile funcńiilor trigonometrice 1.

Axiomatica Hilbert a spaţiului euclidian

Elemente de geometrie

Capitolul 4. Integrale improprii Integrale cu limite de integrare infinite

BAC 2007 Pro Didactica

CONCURSUL INTERJUDEŢEAN DE MATEMATICĂ ŞI INFORMATICĂ MARIAN ŢARINĂ. Ediţia a X-a, MAI 2010 CLASA A IV-A

Transcript:

CERCUL LUI EULER ŞI DREAPTA LUI SIMSON ABSTRACT. Articolul prezintă două rezultate deosebite legate de patrulaterul inscriptibil şi câteva consecinţe ce decurg din aceste rezultate. Lecţia se adresează clasei a VIII-a. Data: 23 noiembrie 2009 Autor: Ion Cicu, Profesor, Şcoala nr. 96, Bucureşti Introducere Pentru început să observăm că dintre patrulaterele studiate numai o parte sunt inscriptibile. Concret, acestea sunt: dreptunghiul, pătratul şi trapezul isoscel. Justificarea este evidentă. Dreptunghiul şi pătratul au toate unghiurile drepte şi atunci suma a două unghiuri opuse este 180 0, deci sunt inscriptibile. Trapezul isoscel are unghiurile alăturate unei baze congruente şi atunci, de aici şi din suma unghiurilor într-un patrulater deducem că suma a două unghiuri opuse este 180 0, adică trapezul isoscel este un patrulater inscriptibil. Remarca de mai sus ne permite să demonstrăm că un patrulater este inscriptibil arătând că acesta este dreptunghi, pătrat sau trapez isoscel. Să rezolvăm acum două probleme. Problema 1: În triunghiul ABC notăm cu A 1 piciorul înălţimii din A şi cu A 2, B 2, C 2 mijloacele laturilor BC, AC, respectiv AB. Arătaţi că patrulaterul A 1 A 2 C 2 B 2 este inscriptibil. Soluţie: Vom arăta că patrulaterul A 1 A 2 C 2 B 2 este trapez isoscel şi în conformitate cu cele spuse mai sus este inscriptibil. Mai întâi, B 2 C 2 BC (B 2 C 2 este linie mijlocie în triunghiul ABC) şi deci A 1 A 2 C 2 B 2 este trapez. Acum, A 2 C 2 = AC 2 deoarece A 2 C 2 este linie mijlocie în triunghiul ABC, iar A 1 B 2 = AB 2 ca mediană corespunzătoare ipotenuzei în triunghiul dreptunghic 1

2 GEOMETRIE ACA 1. Rezultă [A 2 C 2 ] [A 1 B 2 ] şi atunci trapezul A 1 A 2 C 2 B 2 este isoscel, deci patrulater inscriptibil. Problema 2: În triunghiul ABC notăm A 2, B 2, C 2 mijloacele laturilor BC, AC, respectiv AB şi A 3 mijlocul segmentului AH, unde H este ortocentrul triunghiului. Arătaţi că patrulaterul A 2 C 2 A 3 B 2 este inscriptibil. Soluţie: Vom arăta că unghiurile A 2 B 2 A 3 şi A 2 C 2 A 3 sunt unghiuri drepte. În triunghiul AHC, B 2 A 3 este linie mijlocie deci B 2 A 3 CH. (1). A 2 B 2 AB (2) (linie mijlocie în triunghiul ABC). Din (1), (2) şi CH AB rezultă A 2 B 2 B 2 A 3, deci m( A 2 B 2 A 3 ) = 90 0 (3). Analog rezultă m( A 2 C 2 A 3 ) = 90 0 (4). Din (3) şi (4) avem m( A 2 B 2 A 3 ) + m( A 2 C 2 A 3 ) = 180 0 şi deci patrulaterul A 2 C 2 A 3 B 2 este inscriptibil. Cercul lui Euler Problema 3: Într-un triunghi ABC considerăm punctele A 1, B 1, C 1 picioarele înălţimilor din A, B, respectiv C, A 2, B 2, C 2 mijloacele laturilor BC, AC, respectiv AB şi A 3, B 3, C 3 mijloacele segmentelor AH, BH, respectiv CH (H fiind ortocentrul triunghiului). Punctele A 1, B 1, C 1, A 2, B 2, C 2, A 3, B 3, C 3 sunt pe un cerc numit cercul lui Euler sau cercul celor nouă puncte. Soluţie: Pentru rezolvare ne vom folosi de problemele 1 şi 2 din Introducere. Fie Ω cercul determinat de punctele A 2, B 2, C 2. Din problema 1 avem A 1 A 2 C 2 B 2 patrulater inscriptibil, deci A 1 Ω. Raţionamentul din problema 1 rămâne valabil şi pentru patrulaterele B 1 A 2 C 2 B 2, respectiv C 1 C 2 A 2 B 2. Aşadar B 1 Ω şi C 1 Ω. Am arătat astfel că şase din punctele considerate sunt pe acelaşi cerc. Din problema 2 avem A 2 C 2 A 3 B 2 patrulater inscriptibil, deci A 3 Ω. Raţionamentul din problema 2 rămâne valabil şi pentru patrulaterele A 2 B 3 C 2 B 2, respectiv A 2 C 2 B 2 C 3. Aşadar B 3 Ω şi C 3 Ω. În concluzie punctele A 1, B 1, C 1, A 2, B 2, C 2, A 3, B 3, C 3 sunt pe un cerc, cercul Ω. Cu notaţiile din problema 3 avem: Obsevaţia 1: Dreptele A 2 A 3, B 2 B 3 şi C 2 C 3 sunt concurente, punctul lor de intersecţie fiind centrul cercului lui Euler (cercul Ω).

GEOMETRIE 3 Soluţie: Din problema 2, m( A 2 C 2 A 3 ) = 90 0, deci [A 2 A 3 ] este diametru în cercul Ω. Analog, [B 2 B 3 ] şi [C 2 C 3 ] sunt diametre în cercul Ω. Rezultă evident că dreptele A 2 A 3, B 2 B 3 şi C 2 C 3 sunt concurente şi punctul lor de intersecţie este centrul cercului lui Euler. Obsevaţia 2: Fie A mijlocul lui [A 1 A 2 ], B mijlocul lui [B 1 B 2 ] şi C mijlocul lui [C 1 C 2 ]. Perpendicularele în A, B, C pe laturile BC, AC, respectiv AB ale triunghiului ABC sunt concurente, punctul de intersecţie fiind centrul cercului lui Euler. Soluţie: [A 1 A 2 ] este coardă în cercul Ω şi atunci perpendiculara prin A pe A 1 A 2 trece prin centrul cercului Ω. La fel perpendiculara prin B pe B 1 B 2 şi perpendiculara prin C pe C 1 C 2. Aşadar concluzia din observaţia 2 este adevărată. Obsevaţia 3: Dacă O este centrul cercului circumscris triunghiului ABC, H ortocentrul aceluiaşi triunghi şi O 9 centrul cercului lui Euler asociat triunghiului

4 GEOMETRIE ABC, atunci punctele O, H, O 9 sunt coliniare (dreapta lui Euler) şi O 9 este mijlocul lui HO. Soluţie: Dacă O este centrul cercului circumscris ABC, atunci OA 2 BC. Cum şi HA 1 BC rezută OA 2 HA 1 şi deci A 1 A 2 OH este trapez. Perpendiculara în A pe BC intersectează pe OH în D. Din DA BC avem DA A 1 H OA 2 şi cum A este mijlocul lui [A 1 A 2 ] rezultă D este mijlocul lui OH. La fel se arată că perpendicularele în B pe AC şi C pe AB trec prin D. Dar, din observaţia 2, perpendicularele în A, B, C pe laturile BC, AC, respectiv AB ale triunghiului ABC sunt concurente, punctul de intersecţie fiind centrul cercului lui Euler. În concluzie D = O 9 (O 9 este centrul cercului lui Euler). Aşadar, O, H, O 9 sunt coliniare (dreapta lui Euler) şi O 9 este mijlocul lui HO. Obsevaţia 4: Centrul de greutate al unui triunghi se află pe dreapta lui Euler asociată triunghiului. Soluţie: Fie {M} = AA 2 OH, atunci AMH A 2 MO (A 2 O AH). Atunci MA 2 MA = OA 2 AH. Dar OA 2 AH = 1 2 ( OA 2C 2 HAC (!)) şi atunci MA 2 MA = 1 2. Cum AA 2 este mediană în triunghiul ABC deducem că M este centrul de greutate al triunghiului ABC, aşadar centrul de greutate al unui triunghi se află pe dreapta lui Euler asociată triunghiului.

GEOMETRIE 5 Dreapta lui Simson Problema 4: Fie D un punct pe arcul mic AB al cercului circumscris triunghiului ABC. Proiecţiile lui D pe laturile triunghiului sunt trei puncte coliniare (Dreapta lui Simson). Soluţie: Notăm cu E, F, G proiecţiile lui D pe laturile BC, AB, respectiv AC. Arătăm că punctele E, F, G sunt coliniare demonstrând că ÊF B ÂF G. În patrulaterul BEF D avem m( BED) = m( BF D) = 90 0. Rezultă BEF D patrulater inscriptibil (unghiul format de o diagonală cu o latură este congruent cu unghiul format de cealaltă diagonală). De aici ÊF B ÊDB (1). În patrulaterul AF DG avem m(âf D) = m(âgd) = 90 0 şi de aici m(âf D) + m(âgd) = 180 0. Deducem că patrulaterul AF DG este inscriptibil (suma măsurilor a două unghiuri opuse este 180 0 ). De aici ÂF G ÂDG (2). Pe de altă parte, din DEB avem m(êdb) = 90 0 m(êbd (3), iar din ADG avem m(âdg) = 90 0 m( DAG (4). Cum patrulaterul ACBD este inscriptibil rezultă ĈBD ĜAD (5). Din (3),(4) şi (5) deducem că ÊDB ÂDG (6), iar din (1), (2) şi (6) obţinem ÊF B ÂF G. Din ultima relaţie şi din faptul că punctele A, F, B sunt coliniare rezultă că punctele E, F, G sunt coliniare. Cu notaţiile din problema 4 putem formula câteva observaţii. Observaţia 5: Dacă notăm cu E 1 punctul în care proiectanta DE intersectează a doua oară cercul şi analog F 1 şi G 1, atunci dreptele AE 1, BG 1 şi CF 1 sunt paralele cu dreapta lui Simson asociată punctului D şi triunghiului ABC. Soluţie: Vom demonstra că BG 1 EG. Analog se demonstrează pentru celelalte drepte. Din problema 4 avem ÊF B ÂDG (1), iar din patrulaterul inscriptibil ABG 1 D avem ÂDG ÂBG 1 (2). Din (1) şi (2) rezultă ÊF B F BG 1 (3). Acum, pentru dreptele EG şi BG 1 şi secanta F B avem ÊF B F BG 1 (unghiuri alterne interne), deci EG BG 1.

6 GEOMETRIE Observaţia 6: Fie D şi D 1 puncte diametral opuse pe cercul circumscris triunghiului ABC. Dreptele Simson asociate punctelor D şi D 1 sunt perpendiculare. Soluţie: Vom folosi pentru demonstraţie faptul că dacă două unghiuri congruente au o pereche de laturi perpendiculare, atunci şi celelalte două laturi sunt perpendiculare. Din patrulaterul inscriptibil BEF D avem ÊF B ÊDB (1). Din patrulaterul inscriptibil E 1 F 1 BD 1 avem E 1 F 1 D 1 E 1 BD 1 (2). Din DB BD 1 (DD 1 sunt diametral opuse) şi DE BE 1 (din construcţie) rezultă ÊDB E 1 BD 1 (3). Din (1), (2) şi (3) rezultă ÊF B E 1 F 1 D 1 şi cum F B F 1 D 1 deducem că F E F 1 E 1. Bibliografie:

GEOMETRIE 7 [1] Mihalescu C, Geometria elementelor remarcabile, Societatea de Ştiinţe Matematice din România, Bucureşti, 2007 [2] Ţiţeica Gh, Probleme de geometrie, Ediţia a VI-a, Editura tehnică, Bucureşti