pontok, vonalak, arányok a háromszögben
DESCRIPTION
Pontok, vonalak, arányok a háromszögben. Katz Sándor Petőfi S. Ev Gimn. Bonyhád. I. Tétel. Az AA 1 , BB 1 , CC 1 Ceva szakaszok egy pontra illeszkednek. Tükrözzük az A 1 , B 1 , C 1 pontokat rendre az F a , F b , F c pontokra, így az , A 2 , B 2 , C 2 pontokat kapjuk. C. B 2. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
I. Tétel
Az AA1, BB1, CC1 Ceva szakaszok egy pontra illeszkednek.
Tükrözzük az A1, B1, C1 pontokat rendre az Fa, Fb, Fc pontokra, így az ,
A2, B2, C2 pontokat kapjuk.
A B
C
A1
A2
C2C1
B2
B1
Fc
FaFb
I. Tétel bizonyítása
Ekkor az AA2, BB2, CC2 szakaszok is egy
pontra illeszkednek. Ceva tétel szerint
A számlálók és nevezők helyet cserélnek.
A B
C
A1
A2
C2C1
B2
B1 x
a-xy
b-y
z c-z
1x y z
a x b y c z
Két feladat Igazoljuk, hogy a csúcsokat a szemközti érintési pontokkal összekötő szakaszok egy pontra illeszkednek! Az elsőt a háromszög Gergonne- a másodikat Nagel-pontnak nevezzük.
Az első állítás Ceva-tételből következik.
Mivel AC1=BC2, ezért a második az I. tétel miatt igaz.
x y
z
A B
C
C1C2
G N
Egy mértani hely
Mi lesz az ABC háromszög AB
oldalára írt téglalapok O
középpontjainak mértani helye?
O
A B
C
BizonyításA CF súlyvonal felezi a PQ szakaszt is, ezért HK középvonal a téglalapban.
FG súlyvonal a CTF háromszögben, ezért a CT-vel párhuzamos HK szakaszt is felezi, így O valóban a téglalap középpontja
A B
C
H
G
FK
O
P Q
T
Egy új nevezetes pont
A magasságpont felező-pontját a szemközti oldal felezőpontjával összekötő szakaszok egy pontra illeszkednek. (L)Ez egyszerre mindhárom oldalra rajzolt téglalapnak középpontja
L
Gc
Fc
FaFb
A B
C
Gb
Ga
Legyen Tc’Fc= TcFc .
I. Tétel szerint CTc’, ATa’, BTb’ egy pontra illeszkednek.
Az S középpontú -1/2 arányú hasonlóság ezeket a szakaszokat rendre az FCGc, FaGa, FbGb szakaszokba visz át, így ezek is egy pontra illeszkednek
Első bizonyítás L-re
Gc
Fc
FaFb
A B
C
TcTc’
S
Tb
Tb’Ta’
Ta
Megjegyzés
Az előző bizonyításban nem használtuk fel, a magasságvonalaknak más tulajdonágát, csak azt, hogy egy pontra illeszkednek.
Ezért tetszőleges Ceva-vonalakra igaz, hogy felezőpontjaikat összekötve a szemközti oldal felezőpontjával, az összekötő szakaszok egy pontra illeszkednek.
Második bizonyítás arra, hogy létezik olyan L pont, amely egyszerre három téglalapnak középpontja
Tekintsük két mértani hely közös L metszéspontját!
Ez az L pont egy AC és egy BC oldalra írt téglalap középpontja.
Megmutatjuk, hogy L egy AB oldalra írt téglalapnak is középpontja.
L
FaFb
A B
C
Gb
Ga
A BC oldal L-re vonatkozó tükörképe P-ben és Q-ban metszi az AC és AB oldalt.
P és Q vetülete BC-n legyen S és R. PQRS L középpontú téglalap.
Ugyanígy kapjuk az L középpontú RUPV téglalapot, és így UV=QS=PR.
Ezért VSUQ is L középpontú téglalap, és P,Q, U, R, S, V egy L középpontú körön van.
L
A B
C
P
Q U
R
SV
L egy tulajdonsága
α és PUS merőleges szárú szögek, ezért egyenlők. Ugyanígy a UPS =β ,ezért USP∆~ABC ∆.
Így AB:BC:CA=US:SP:PU==LX:LY:LZ. Tehát az L pont oldalaktól mért távolságainak aránya L(a,b,c) =a:b:c.
L
A B
C
P
Q U
R
SV
αα β
β
c
a
b X
Y
Z
PR egy tulajdonsága
Az SRP és SUP szögek PS ívhez tartoznak, ezért SRP=α. Mivel PCR=, ezért CPR=β, és CPR∆~ABC∆
Az ilyen egyenest, amely az a oldallal α,b-vel β szöget zár be, AB-vel antiparalel egyenesnek nevezzük.
L
A B
C
P
Q U
R
SV
αα β
β
a
bα
II. tétel
• Ha AA1, BB1, CC1 Ceva-egyenesek, és mindegyiket tükrözzük a velük egy csúcsból induló szögfelezőre, akkor a tükörképek is egy pontra illeszkednek.
A B
C
A1
A2
C2C1
B2
B1
Bizonyítás
A CC1 szakasz (félegyenes) azon P pontok halmaza, amelyeknek az a és b oldaltól mért távolságának aránya P(a,b)=x:y egy adott érték.
A CC2 tükörkép pedig azon Q pontoké, amelyekre
A B
C
C2C1
x
P
y
b a f
1 1( , ) ' : ' : :Q a b x y y x
x y
Qx’ y’
Vegyük fel az CC1 és BB1 szakaszokat, amelyek P metszéspontjának a, b, c oldalaktól mért távolsága x, y, z.
Tükrözzük CC1-et és BB1-et a szögfelezőre.
CC2 és BB2 Q metszéspontjának oldalaktól mért aránya
A B
C
C2C1
x Py
b a
z
c
1 1 1( , , ) : :Q a b c
x y z
Q
B1
B2
Vegyük fel a P-re illeszkedő AA1 szakaszt, amely bármely pontjának a b és c oldaltól mért távolságaránya y:z.Tükrözzük AA1-et az A-ból induló szögfelezőre, a tükörkép AA2.
AA2 azon pontok halmaza, amelyeknek a b és c oldaltól mért távolságaránya .
Q-ra ez teljesül, tehát Q illeszkedik AA2-re.
A B
C
C2C1
x Py
b a
z
c
Q
B1
B2
A1
A2
1 1:
y z
II. tétel következményeiTükrözzük a súlyvonalakat az azonos csúcsból induló szögfelezőre! Az így kapott egyeneseket a háromszög szimmediánjainak nevezzük.
A II. tétel szerint a szimediá-nok egy pontra illeszkednek.
Ez a pont a háromszög Lemoine-pontja.
L
A szimedián tulajdonságai
1 1: : :x y b a
a b
Az FAC és FAB háromszög területe egyenlő ax/2=by/2 .
Ebből
Így a CG szimmedián bármely pontjának az a és b oldalaktól mért távolságának aránya a:b.
Következmény:
S(a,b,c) =
L(a,b,c)= a : b : c. Ezért L azonos a „téglalapos” L-lel.
A B
xy
C
F
ab
G
1 1 1: :
a b c
A szimmedián egy tulajdonsága
2
2
sinsinsin
sin
HGAG kb b
GKGB ka a
Ha G(a,b)=a:b, akkor GK=ka és GH= kb.
Ebből is következik, Ceva tétel szerint, hogy a szimmediánok egy pontra illeszkednek:
A B
C
b
G
a
kakbH
K
βα2 2 2
2 2 21
b c a
a b c
Új pont származtatása a magasságvonalakból
Ha a magasságvonalakat tükrözzük a szögfelezőkre, akkor szintén egy K pontra illeszkedő egyeneseket kapunk.
CK és CB egyaránt 90°-α szöget zár be a BC oldallal CK=KB, tehát K illeszkedik az fBC oldalfelező merőlegesre.
Ugyanígy fAC-re és fAB- re is, tehát K a háromszög köré írt középpontja. A
C
B
K
M
α
90°-α
90°-α
fBC
Milyen arány tartozik K-hoz és M-hez?KF=Rcos α, ugyanígy KG=Rcos β, KH=Rcos .Tehát K(a,b,c)=(cos α :cos β : cos ).
II. tétel szerint :
(Igazoljuk ezt közvetlenül is!)
Vajon mely ponthoz tartozik
(sin α:sin β : sin ), ill.
(1/sin α : 1/sin β : 1/sin ) arány?
Mely ponthoz tartozik (1:1:1) arány?
C
B
K
M
α
90°-α
90°-α
fBC
α
A
F
R
R
H
G
1 1 1( , , ) : :
cos cos cosM a b c
FeladatAz ABC háromszög talpponti háromszöge A’B’C’.
Mutassuk meg, hogy az ábra szerint berajzolt AA1, BB1, CC1 egyenesek egy pontra illeszkednek.
A B
A’
C
B’
C’
C1
A1
B1
Ismét az antiparalel egyenesABA’B’ húrnégyszög, ezért B’A’C =α, és így B’A’ antiparalel szakasz AB-vel.
Ha AB-t tükrözöm f-ra, akkor antiparalel szakaszt kapok és C középpontú hasonlóággal ez bármely más antiparalel szakaszba átvihető.
Ennek inverze a CC1 egyenest a CC2 egyenesbe viszi át, az ilyenekről viszont már meg-mutattuk, hogy a Gergonne pontban metszik egymást. A B
A’
C
B’
C’α
α
α
C2f
C1