DEMONSTRAREA CONCURENŢEI ŞI COLINIARITĂŢII UTILIZÂND METODA FASCICULELOR CONVERGENTE NECULAI STANCIU 1

Similar documents
GRAFURI NEORIENTATE. 1. Notiunea de graf neorientat

Biraportul în geometria triunghiului 1

Aspecte geometrice ale unei rozete asociate unui triunghi

Puncte şi drepte izogonale în planul unui trapez

Teoreme de Analiză Matematică - II (teorema Borel - Lebesgue) 1

Rigla şi compasul. Gabriel POPA 1

Parcurgerea arborilor binari şi aplicaţii

Paradoxuri matematice 1

OLIMPIADA INTERNAŢIONALĂ DE MATEMATICĂ FORMULA OF UNITY / THE THIRD MILLENIUM 2014/2015 RUNDA A DOUA ADDENDUM

22METS. 2. In the pattern below, which number belongs in the box? 0,5,4,9,8,13,12,17,16, A 15 B 19 C 20 D 21

COMENTARII OLIMPIADA DE MATEMATICĂ 2014 TESTE DE SELECŢIE JUNIORI

A s o c i a ţ i a R e c r e a ţ i i M a t e m a t i c e

O VARIANTĂ DISCRETĂ A TEOREMEI VALORII INTERMEDIARE

VISUAL FOX PRO VIDEOFORMATE ŞI RAPOARTE. Se deschide proiectul Documents->Forms->Form Wizard->One-to-many Form Wizard

4 Caracteristici numerice ale variabilelor aleatoare: media şi dispersia

10 Estimarea parametrilor: intervale de încredere

Application form for the 2015/2016 auditions for THE EUROPEAN UNION YOUTH ORCHESTRA (EUYO)

PROBLEME DE TEORIA NUMERELOR LA CONCURSURI ŞI OLIMPIADE

SUBIECTE CONCURS ADMITERE TEST GRILĂ DE VERIFICARE A CUNOŞTINŢELOR FILIERA DIRECTĂ VARIANTA 1

REVISTA DE MATEMATICĂ

COMENTARII OLIMPIADA DE MATEMATICĂ 2013 ULTIMELE DOUĂ TESTE DE SELECŢIE

Universitatea din Bucureşti. Facultatea de Matematică şi Informatică. Şcoala Doctorală de Matematică. Teză de Doctorat

Aplicatii ale programarii grafice in experimentele de FIZICĂ

Cum putem folosi întregii algebrici în matematica elementară

Modalităţi de redare a conţinutului 3D prin intermediul unui proiector BenQ:

RECREAŢ II MATEMATICE

Platformă de e-learning și curriculă e-content pentru învățământul superior tehnic

2. PORŢI LOGICE ( )

Pasul 2. Desaturaţi imaginea. image>adjustments>desaturate sau Ctrl+Shift+I

Split Screen Specifications

SYMBOL CONVERSION LONG-TERM EQUITY OPTIONS EXPIRING IN JANUARY AND MARCH 2007

PREZENTARE CONCURSUL CĂLĂRAŞI My joy is my sorrow unmasked. 1

Press review. Monitorizare presa. Programul de responsabilitate sociala. Lumea ta? Curata! TIMISOARA Page1

Circuite Basculante Bistabile

LESSON FOURTEEN

Olimpiada Naţională de Matematică 2015 Testele de Selecţie Juniori IV şi V

Spare Parts, Accessories, Consumable Material for Older Design Recorders

Split Screen Specifications

1. Funcţii speciale. 1.1 Introducere

OLIMPIADA DE MATEMATIC ¼A ETAPA JUDEŢEAN ¼A 3 martie 2007

Capitolul 5. Elemente de teoria probabilităţilor

Ghid de instalare pentru program NPD RO


Pushbutton Units and Indicator Lights

Logout. e-desc» Concurs Phi» Quizzes» Setul 1 - Clasa a XII-a» Attempt 1. Continue

NXDN. NXDN Technical Specifications. Part 2: Conformance Test. Sub-part B: Common Air Interface Test. NXDN TS 2-B Version 1.2.

Consideraţii statistice Software statistic

Geometrie euclidian¼a în plan şi în spaţiu. Petru Sorin Botezat

Mail Moldtelecom. Microsoft Outlook Google Android Thunderbird Microsoft Outlook

REVISTĂ DE M ATEMATI CĂ P ENTRU ELEVI ŞI P ROFESO RI IAŞI 201 5

ABSTRACT. Figure 1. Continuous, 3-note, OP-Space (Mod-12) (Tymoczko 2011, fig )

This file contains an excerpt from the character code tables and list of character names for The Unicode Standard, Version 3.1.

Contribuţii la studiul problemelor de coincidenţă pentru operatori univoci si multivoci

COMENTARII OLIMPIADA DE MATEMATICĂ 2014 ETAPA JUDEŢEANĂ ŞI A MUNICIPIULUI BUCUREŞTI

Biostatistică Medicină Generală. Lucrarea de laborator Nr Intervale de încredere. Scop: la sfârşitul laboratorului veţi şti:

Marea teoremă a lui Fermat pentru polinoame

Premises and Conclusion. Deductive versus Inductive Arguments. Marcello Di Bello! Lehman College CUNY! PHI 169

Bulletin 500 Top Wiring For Motor Loads

Click pe More options sub simbolul telefon (în centru spre stânga) dacă sistemul nu a fost deja configurat.

Bulletin 509 Full Voltage

GREUTATE INALTIME IMC TAS TAD GLICEMIE

OLIMPIADA INTERNAŢIONALĂ DE MATEMATICĂ FORMULA OF UNITY / THE THIRD MILLENIUM 2014/2015 RUNDA A DOUA

PROGRAMA CONCURSULUI NAŢIONAL DE MATEMATICĂ APLICATĂ ADOLF HAIMOVICI ANUL ŞCOLAR

Maria plays basketball. We live in Australia.

JOURNAL OF ROMANIAN LITERARY STUDIES DO ASSERTIONS, QUESTIONS OR WISHES MAKE A THICK TRANSLATION?

Cedar Rapids Community School District

CEA Code of Good Practice for Mediation

2ca - Compose and perform melodic songs. 2cd Create accompaniments for tunes 2ce - Use drones as accompaniments.

ARHITECTURA SISTEMELOR DE CALCUL ŞI SISTEME DE OPERARE. LUCRĂRILE DE LABORATOR Nr. 12, 13 şi 14

Reprezentări grafice

TEOREMA FLUXULUI MAGNETIC

Anexa 2. Instrumente informatice pentru statistică

No. 122 supplement - (Vol.VII) October 1996

VENDOR NUMBER CROSS REFERENCE LIST

Sistemul de operare Windows (95, 98) Componenta My Computer

Asocierea variabilelor discrete

Selection table SITOP power supplies

Representing Social Sciences

PURBANCHAL UNIVERSITY

STD. WM-G3224Y-1NFWe 1 謝德馨 廖顯盛 夏勝華 JUL JUL JUL

Multi-Level Gate Circuits. Chapter 7 Multi-Level Gate Circuits NAND and NOR Gates. Some Terminologies (Cont.) Some Terminologies

Ghid de instalare in limba romana TE100-S16 TE100-S24

User Guide CPSVT26xx-10x Slide-in-Module Device

Proiect:ID 1005, Coinele, algebre Hopf şi categorii braided monoidale, Director: C. Năstăsescu SINTEZA LUCRĂRII

Differences Between, Changes Within: Guidelines on When to Create a New Record

Clasele de asigurare. Legea 237/2015 Anexa nr. 1

Course Title: World Literature I Board Approval Date: 07/21/14 Credit / Hours: 0.5 credit. Course Description:

La convergence des acteurs de l opposition égyptienne autour des notions de société civile et de démocratie

Scans and encodes up to a 64-key keyboard. DB 1 DB 2 DB 3 DB 4 DB 5 DB 6 DB 7 V SS. display information.

TTX260 investiţie cu cost redus, performanţă bună

BENQ DC E1000 DIGITAL CAMERA PRET E- BOOK

Comentarii la a 18-a Balcaniadă de Matematică Juniori jbmo 2014, Ohrid Macedonia

Alexandrina-Corina Andrei. Everyday English. Elementary. comunicare.ro

SORIN CERIN STAREA DE CONCEPŢIUNE ÎN COAXIOLOGIA FENOMENOLOGICĂ

abc Mark Scheme Mathematics 4302 Specification B General Certificate of Secondary Education Module 5 Paper 1 Tier F 43005/1F

Conferinţa Naţională de Învăţământ Virtual, ediţia a IV-a, Graph Magics. Dumitru Ciubatîi Universitatea din Bucureşti,

PREZENTARE INTERFAŢĂ MICROSOFT EXCEL 2007

Department of Computer Science and Engineering Question Bank- Even Semester:

CS302 Digital Logic Design Solved Objective Midterm Papers For Preparation of Midterm Exam

DIRECTIVA HABITATE Prezentare generală. Directiva 92/43 a CE din 21 Mai 1992

Transcription:

DEMONSTRAREA CONCURENŢEI ŞI COLINIARITĂŢII UTILIZÂND METODA FASCICULELOR CONVERGENTE NECULAI STANCIU 1 Abstract This article is devoted to the study of two fundamental and reciprocal questions: when do three given points lie on a single line, and when do three given lines pass through a single point? The techniques we describe in this article will be augmented by more sophisticated approaches, such as the Papus s theorems, the Desargues s theorems, the Pascal s theorem, the Brianchon s theorem and the Newton s theorem The formalism of projective geometry makes a discussion of such properties possible, and exposes some remarkable facts, such as the duality of points and lineswhile technique cross-ratio of four points, and in the light of duality the cross-ratio of four lines can be useful on contest problems, much of the material here is considered too advanced for primary and secondary school educationthis is a pity, as some of the most beautiful classical geometry appears only in the projective geometry Key words: cross-ratio, bivalent range, harmonic range, harmonic conjugate, concurrence and collinearity AMS Classification 51-xx,51Axx, 51A5 Scopul principal al rezultatelor de mai jos este familiarizarea cititorilor cu noi metode (puţin cunoscute chiar de profesorii de matematică) de rezolvare a problemelor de concurenţă şi coliniaritate şi anume cu tehnicile oferite de proprietăţile fasciculelor anarmonice Considerăm fig1 unde S( a, b, d) sau S( A, B, D) reprezintă un fascicul convergent, cu punctul S propriu de raze a, b, d sau SA, SB, S SD şi fig2 în care S ( a, b, d) este un fascicul paralel de raze a, b, d sau SA, SB, S SD cu punctul S impropriu S Fig1 Fig2 A B C D A B C D a b c d a b c d 1 Prof, Şc George Emil Palade, Buzău, Romania Str Micro V, Bl36, Ap15, Buzau, cod 1257, e-mail:stanciuneculai@yahoocom

CA DA Dacă diviziunea ABCD) def : CB DB fasciculul ataşat S(ABCD) se numeşte fascicul armonic ( este diviziune armonică (ABCD 1 Biraportul ataşat unui fascicul convergent Fie fasciculul S ( tăiat de secanta (vezi fig1) în punctele A a, B b, C D d Dacă S(XYZ ) şi Z, XY not CA CA h 2 S( CSA) S( CSA) XSY, h d( S, ), atunci CB CB h 2 S( CSB) S( CSB) CA ( ABCD ) CB sin( ca) sin( da) : sin( cb) sin( db) : ) atunci not aria triunghiului de vârfuri DA S( CSA) S( DSA) SC SA sin( ca) SD SA sin( da) : : DB S( CSB) S( DSB) SC SB sin( cb) SD SB sin( db) not sin( ca) sin( da) Dacă S( :, atunci rezultă ( ABCD) S( sin( cb) sin( db) Teoreme de invarianţă Teorema 1Fiind date pe dreapta, punctele fixe A, B, D Pentru orice S, notăm a SA, b SB, c S d SD Biraportul ataşat fasciculului S ( este invariant DemonstraţieFie S, S, ca în fig3 S Fig3 S X, Y A B C D a b c d a b c d Din S( ( ABCD) şi S ( abcd ) ( ABCD) rezultă S( S( abcd ) (qed) Teorema 2Fiind dat fasciculul fix de vârf S şi raze a, b, d Pentru orice secantă care intersectează razele fasciculului în A a, B b, C c, şi D d, biraportul ataşat diviziunii (ABCD) este invariant DemonstraţieFie şi două secante oarecare (fig4), care intersectează razele fasciculului în punctele A, B, D şi A, B, D

S Fig4 A B C D A B C D Avem ( ABCD) S( şi ( A BCD ) S( Rezultă ( ABCD) ( ABC D) (qed) Fasciculul tăiat de o secantă paralelă cu una din raze Fie fasciculul S( şi a (fig5) Fig5 S C D A C B a b c d D CA DA CA SA (1) S( ( ABCD ) :,(2) CAS CBC, CB DB CB CB DA SA (3) DAS DBD Din (1),(2) şi (3) rezultă : DB DB SA SA 1 1 S( : : ( ABCD ) CB DB CB DB 1 1 Avem următoarea regulă mnemotehnică pentru scrierea valorii biraportului : CB DB Deoarece a scriem a Ai (punctul impropriu pe direcţia paralelelor a ), CAi DAi S( : şi luom CA i : DA i 1 (trecerea la limită A Ai ) CB DB 1 1 S( : CB DB ConsecinţăFie B, D puncte fixe pe dreapta, a, S a, SB b, SC SD d Atunci S a, S( este invariant CAi DAi 1 1 DemonstraţieFie A i a S( ( Ai BCD) : : =constant CB DB CB DB Teorema 3Fie A, B, D puncte fixe pe C( O; şi M C( O; (fig6)dacă MA a, MB b, MC MD d atunci, M C( O; M ( este invariant

sin( ca) sin( da) Demonstraţie M ( : =constant, deoarece A, B, D sunt puncte fixe şi sin( cb) sin( db) CBA CB DCBA DCB ca =ct, cb =ct, da =ct, db =ct Observaţie Din figura 6 rezultă M ( ABCD) M ( ABC D) Teorema 4 Fie A, B, şi D puncte fixe pe C( O; iar, a, b, şi d tangentele în cele patru puncte la cercul C ( O; Atunci oricarea ar fi tangenta t la cercul C( O; în punctul T C( O;, punctele A1 a t, B1 b t, C1 c t şi D1 d t formează o diviziune anarmonică ( A1 B1C1 D1 ) invariantă DemonstraţieConsiderăm fig7 Fig7 Avem ( A1 B1C1 D1 ) O( A1 B1C1 D1 ) Formăm apoi fasciculul cu vârful în T şi raze TA OA1, TB OB 1, TC OC1 şi TD OD1 Deci T ( ABCD) O( A1 B1C1 D1 ) Obţinem ( ) CBA CB DA BCD A1 B1C1 D1 T ( ABCD) (sin : sin ) : (sin : sin ) =constant Teorema 5Pe cercul C( O; considerăm punctele distincte A, B, D şi tangentele a, b, d în aceste puncte la cerc (fig8)avem egalităţile: A( abcd) B( AbCD) C( ABcD) D( ABCd ) Demonstraţie A ( abcd) (sin CAa : sin CAB) : (sin DAa : sin DAB) CDA BC DA BCD = (sin : sin ) : (sin : sin ) r constant= B( AbCD) C( ABcD) D( ABCd) (din egalităţi de sinusuri)

Fig 8 Observaţie Teorema 5 reprezintă cazul limită a teoremei 3 în care punctul M de pe C ( O; coincide cu unl din punctele A, B, C sau D Teorema 6Pe cercul C ( O; se consideră punctele distincte A, B, D şi tangentele la cerc în aceste puncte: a, b, d (fig9) Dacă notăm E a b, F b G c d, H d a, I b d şi J a atunci avem egalităţile: ( AEJH) ( EBFI ) ( JFCG) ( HIGD) DemonstraţieConsiderăm fasciculul cu vârful în O şi raze OA, OE, OJ şi OH H J Fig9 OAEJH, apoi fasciculul cu vârful în A şi razele perpendiculare pe razele fasciculului anterior : a OA, AB OE, AC OJ respectiv AD OH, A(aBCD) şi avem : ( AEJH) O( AEJH ) A( abcd) Analog se obţin şi relaţiile: ( EBFI ) O( EBFI ) B( AbCD) ; ( JFCG) O( JFCG) C( ABcD) ; ( HIGD) O( HIGD) D( ABCd) Acum aplicăm relaţii între sinusuri, ca în teorema 5, pe care aici le detaliem astfel: CDA ABC CDA CAa CBA cca şi CDA, rezultă: CDA sin( CAa) sin( CBA) sin( cca) sin( CDA) sin( ) şi analoagele CB sin( CAB) sin( CBb) sin( ccb) sin( CDB) sin( )

DA sin( DAa) sin( DBA) sin( DCA) sin( dda) sin( ) DAB sin( DAB) sin( DBb) sin( DCB) sin( ddb) sin( ) Ţinând seama de aceste valori putem scrie: CDA CB DA DAB A( abcd) B( AbCD) C( ABcD) D( ABCd) (sin : sin ) : (sin : sin ) (qed) Observaţie Teorema 6 reprezintă cazul limită al teoremei 4 în care tangenta t la cercul C ( O; coincide cu una din tangentele a, b, d Teoreme de concurenţă şi coliniaritate Teorema 7 Dacă două diviziuni anarmonice egale ( ABCD) ( ABC D) au un punct comun A, atunci dreptele BB, CC şi DD sunt concurente DemonstraţieAvem fig1 O A B C D B C D D Fig1 Fie O BB CC şi D OD Din teorema 2 rezultă ( ABCD) ( ABC D ) iar, din ipoteză avem ( ABCD) ( ABCD ) Deci ( AB CD ) ( ABCD ), apoi din teorema I5 se obţine D D (qed) Teorema 8Dacă două fascicule anarmonice egale S( S( abcd ) au o rază comună SS a, atunci punctele de intersecţie ale celor trei perechi de raze corespondente: B b b, C c D d d sunt coliniare

S Fig11 a b c d A B C D D b c d S Demonstraţie Fie A BC a, D BC d şi D DC d(fig11) Din ipoteză rezultă (1) S( S( abcd ) Intersectând fasciculul S ( cu secanta BC rezultă (2) S( ( ABCD) Intersectând fasciculul S( abcd ) cu secanta BC rezultă (3) S ( abcd ) ( ABCD) Din cele trei relaţii avem ( ABCD) ( ABCD), apoi din teorema I5 se obţine D D (qed) Propun în încheiere câteva teoreme clasice ce pot fi atacate cu tehnicile fasciculelor anarmonice(teoremele 7 şi 8) AplicaţiiTeoreme clasice(se demonstrează cel mai simplu cu teoremele 7 şi 8) Teorema 9 Prima teoremă a lui Papus În ABC fie A, B, C trei puncte coliniare situate pe laturile BC, CA, AB şi BB CC M, AM BC A1 În aceste condiţii A şi A 1 sunt conjugate armonic în raport cu B şi C, adică ( BC AA1 ) 1 Teorema 1 A doua teoremă a lui Papus Pe două drepte şi luom trei şiruri de puncte arbitrare A, B, C respectiv A, B, C Intersecţiile U BC B V CA CA şi W AB AB sunt trei puncte coliniare Teorema 11 Teorema plană a lui Desargues, directă şi reciprocă Dacă două triunghiuri au vârfurile aşezate pe trei drepte concurente atunci laturile lor corespunzătoare se taie în trei puncte coliniare şi reciproc dacă intersecţia perechilor de laturi a două triunghiuri sunt coliniare atunci vârfurile corespunzătoare sunt aşezate pe trei drepte concurente Având în vedere că teorema rămâne valabilă şi în cazul în care punctul de concurenţă al celor trei drepte este impropriu iar unul sau toate cele trei puncte de intersecţie pot fi improprii enunţul poate fi reformulate astfel: Fie trei drepte a, b, c pe care luom : A, A a ; B, B b ; C c Dreptele a, b, c sunt concurente în O (propriu sau impropriu) dacă şi numai dacă intersecţiile A BC BC, B CA CA şi C AB AB sunt situate pe o dreaptă (proprie sau improprie)spunem că ABC şi ABC sunt omologice, O este centrul omologiei şi B C este axa omologiei Teorema 12 Teorema lui Desargues directă cazul spaţial Fie Oabc fasciculul de vârf O - propriu sau O i - impropriu şi A, A a; B, B b; C c În aceste condiţii, punctele proprii sau improprii

A BC BC, B CA CA C AB AB sunt coliniare pe dreapta d (proprie ) sau, d (improprie) i Teorema 13 Teorema lui Desargues reciprocă cazul spaţial Fie A BC BC, B CA CA C AB AB coliniare pe dreapta d (proprie ) sau, d i (improprie)atunci AA BB CC O Observaţie Şi în cazul plan (teorema II11), omologia de centru O - propriu şi axă improprie este o omotetie, iar omologia de centru impropriu şi axă improprie este o translaţie Teorema 14Teorema lui Pascal pentru hexagon Într-un hexagon înscris într-un cer laturile opuse se taie în puncte coliniare Teorema 15Teorema lui Pascal pentru patrulatere înscrise Într-un patrulater inscriptibil, inersecţiile laturilor opuse şi cele ale tangentelor la cercul circumscris duse prin perechile de vârfuri opuse sunt 4 puncte coliniare Teorema 16Teorema lui Brianchon Într-un hexagon circumscris unui cerc diagonalele sunt concurente Teorema 17Teorema lui Newton Într-un patrulater circumscriptibil, cele două diagonale împreună cu cele două drepte determinate de punctele de contact ale perechilor de laturi opuse cu cercul înscris, sunt patru drepte concurente Teorema 18Într-un trapez isoscel, intersecţia laturilor neparalele şi intersecţiile tangentelor duse prin vârfurile opuse la cercul circumscris trapezului, sunt puncte coliniare pe o dreaptă paralelă cu bazele Teorema 19Raportul anarmonic al unui fascicul este egal cu raportul anarmonic al coeficienţilor unghiulari ai razelor fasciculului BIBLIOGRAFIE: [1] Nicolescu, L, Boskoff, W, Probleme practice de geometrie, Ed Tehnică, Bucureşti, 199 [2] Mihăileanu, N N, Complemente de geometrie sintetică, EDP, Bucureşti, 1965 [3] http://wwwnctanthorguk/ [4] http://enwikipediaorg/wiki/projective_geometry [5] http://roboticsstanfordedu/~birch/projective/ [6] http://wwwmathpolyedu/courses/projective_geometry/ [7] http://wwwcseltehu/geometry/csikos/proj/projhtml [8] http://wwwgeometerorg/mathcircles/projectivepdf