Coordonate baricentrice Considerăm în plan un triunghi ABC şi un punct Q în interiorul său, fixat arbitrar. Notăm σ c = aria ( QAB) σ a = aria ( QBC),

Documente similare
www. didactic.ro Aplicaţii ale trigonometriei în geometrie Trecem în revistă următoarele rezultate importante: 1) Teorema sinusurilor: Teorema cosinus

Gheorghe IUREA Adrian ZANOSCHI algebră geometrie clasa a VII-a ediţia a V-a, revizuită mate 2000 standard EDITURA PARALELA 45 Matematică. Clasa a VII-

Universitatea Politehnica din Bucureşti 2019 Disciplina: Geometrie şi Trigonometrie G1 * Varianta A 1. Ştiind cos x = 3 2, atunci sin2 x

Teoreme cu nume 1. Problema (Năstăsescu IX, p 147, propoziţia 5) Formula lui Chasles Pentru orice puncte M, N şi P avem MN + NP = MP.

Microsoft Word - Programa finala olimpiadei matematica 2007 gimnaziu.doc

CERCURI REMARCABILE ASOCIATE UNUI TRIUNGHI CERCURI EXÎNSCRISE Natura vorbeşte în limbajul matematicii: literele acestei limbi sunt cercuri, tri

CONCURSUL NAŢIONAL DE MATEMATICA PANAITOPOL EDIŢIA a X-a, TULCEA, 21 aprilie 2018 Clasa a VII - a Soluţii orientative şi bareme Problema 1. Se conside

CONCURSUL NAŢIONAL DE MATEMATICA PANAITOPOL EDIŢIA a X-a, TULCEA, 21 aprilie 2018 Clasa a VII - a 1. Se consideră numerele reale x, y şi z, cel puţin

I

Clasa IX 1. O lăcustă face salturi, fiecare salt în linie dreaptă şi de două ori mai lung ca precedentul. Poate vreodată lăcusta să revină în punctul

RecMat dvi

Pachete de lecţii disponibile pentru platforma AeL

Microsoft Word - Concursul SFERA.doc

Matematica VI

Copyright c 2001 ONG TCV Scoala Virtuala a Tanarului Matematician 1 Ministerul Educatiei si Stiintei Examenul de bacalaureat la

OLM_2009_barem.pdf

Cursul 7 Formula integrală a lui Cauchy Am demonstrat în cursul precedent că, dacă D C un domeniu simplu conex şi f : D C o funcţie olomorfă cu f cont

Similitudini în plan şi puncte Torricelli asociate Cătălin ŢIGĂERU 1 Subiectul lucrării îl reprezintă operaţia de compunere a similitudinilor aplicată

Concursul de Matematică Upper.School ediția 2019 Etapa III - Clasa a 7-a Lista de probleme PROBLEMA 1 / 4 punctaj: 7 Aflați numerele prime p, q, r car

PROGRAMA CONCURSULUI NAŢIONAL

Cursul 8 Funcţii analitice Vom studia acum comportarea şirurilor şi seriilor de funcţii olomorfe, cu scopul de a dezvălui o proprietate esenţială a ac

Microsoft Word - D_ MT1_II_001.doc

joined_document_27.pdf

CONCURSUL DE MATEMATICĂ APLICATĂ "ADOLF HAIMOVICI" ETAPA JUDEȚEANĂ 18 martie 2017 Filiera Tehnologică : profilul Tehnic Clasa a IX -a Problema 1. 2 Se

Microsoft Word - cap1p4.doc

Microsoft Word - Programa_Evaluare_Nationala_2011_Matematica.doc

1. Teorema lui Ceva Ene Mihai+Radu Vlad+Budacu Vlad

MergedFile

0 Probleme pentru pregătirea examenului final la Analiză Matematică 1. Să se calculeze următoarele integrale improprii: dx a) x 4 ; b) x 3 dx dx

Examenul de bacalaureat 2012

Examenul de bacalaureat 2012

Distanţa euclidiană (indusă de norma euclidiană) (în R k ). Introducem în continuare o altă aplicaţie, de această dată pe produsul cartezian R k XR k,

COMENTARII FAZA JUDEŢEANĂ, 9 MARTIE 2013 Abstract. Personal comments on some of the problems presented at the District Round of the National Mathemati

MergedFile

UNIVERSITATEA BABEŞ-BOLYAI CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE MATEMATICĂ ŞI INFORMATICĂ Concurs MATE-INFO UBB 6 aprilie 2019 Proba scrisă la MATEMATICĂ NOTĂ IM

BARAJ NR. 1 JUNIORI FRANŢA ianuarie Fie x şi y două numere întregi astfel încât 5x + 6y şi 6x + 5y să fie pătrate perfecte. Arătaţi că

C:/Users/Lenovo/Dropbox/activitate matematica/cursuri/MS ETTI /msetti.dvi

CONCURSUL DE MATEMATICǍ ISTEŢII D ARBORE EDIŢIA a X-a - 20 aprilie 2019 Clasa a IV-a BAREM DE CORECTARE ŞI NOTARE SUBIECTUL I Se punctează doar rezult

BAC 2007 Pro Didactica Programa M1 2 Rezolvarea variantei 61 versiune finală Redactia Pro Didactica Suportul pe net:

TEST DE PROMOVARE ÎN CLASELE DE EXCELENȚĂ Clasa a V-a BAREM SUBIECTUL I a) Determinați numărul natural a din egalitatea: 315 :

Examenul de bacalaureat 2012

Lucian L. TURDEANU Georgeta D. POP (MANEA) BAZELE GEOMETRICE ALE FOTOGRAMETRIEI CONSPRESS BUCUREŞTI 2009

DAN LASCU ADRIANA-LIGIA SPORIŞ ANDA OLTEANU PAUL VASILIU MATEMATICĂ. CULEGERE DE PROBLEME TIP GRILĂ PENTRU ADMITEREA ÎN ACADEMIA NAVALĂ MIRCEA CEL BĂT

subiecte clasa7

Microsoft Word - Matematika_kozep_irasbeli_jav_utmut0513V28_roman.doc

Subiecte_funar_2006.doc

Microsoft Word - Matematika_kozep_irasbeli_javitasi_0911_roman.doc

BAC 2007 Pro Didactica Programa M1 2 Rezolvarea variantei 36 versiune finală Redactia Pro Didactica Suportul pe net:

Cursul 12 (plan de curs) Integrale prime 1 Sisteme diferenţiale autonome. Spaţiul fazelor. Fie Ω R n o mulţime deschisă şi f : Ω R n R n o funcţie de

matematica

clasa I Se recomandă citirea enunţurilor de către învăţător. 1. Continuă numărarea şi află câţi morcovi a mâncat iepuraşul. 6, 7, 8, 9,. A) 3 B) 10 C)

Şiruri de numere reale Facultatea de Hidrotehnică Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Iaşi, 2015 Analiză Matematică Lucian Maticiuc 1 / 29

CURBE BÉZIER În CAGD se utilizează adesea curbele polinomiale, adică acele curbe definite de o parametrizare polinomială: C : [a, b] R 3 C(t) = (x(t),

Matematika román nyelven középszint Javítási-értékelési útmutató 1813 ÉRETTSÉGI VIZSGA május 7. MATEMATIKA ROMÁN NYELVEN KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VI

Dorel LUCHIAN Gabriel POPA Adrian ZANOSCHI Gheorghe IUREA algebră geometrie clasa a VIII-a ediţia a V-a, revizuită mate 2000 standard EDITURA PARALELA

RecMat dvi

Inspectoratul Şcolar Judeţean Suceava Şcoala Gimnazială Luca Arbure CONCURSUL DE MATEMATICǍ ISTEŢII D ARBORE EDIŢIA a VIII a 29 APRILIE 2017 Clasa a I

C10: Teoria clasică a împrăștierii Considerăm un potențial infinit în interiorul unui domeniu sferic de rază a și o particulă incidentă (Figura 1) la

Soluţiile problemelor propuse în nr. 1/2014 Clasele primare P.283. Scrieţi + sau în fiecare pătrăţel din = astfel încât să obţineţi o

Clasele primare Probleme propuse 1 P.164. Scrie vecinii vecinului comun al numerelor 16 şi 18. (Clasa I ) Diana Tănăsoaie, elevă, Iaşi P.165. După ce

Algebra si Geometri pentru Computer Science

C:/Users/Lenovo/Dropbox/activitate matematica/cursuri/MS IE /msie.dvi

Facultatea de Matematică Anul II Master, Geometrie Algebrică Mulţimi algebrice ireductibile. Dimensiune 1 Mulţimi ireductibile Propoziţia 1.1. Fie X u

recmat dvi

MergedFile

FIŞA DISCIPLINEI 1. Date despre program 1.1 Instituţia de învăţământ superior Universitatea Alexandru Ioan Cuza din Iaşi 1.2 Facultatea Facultatea de

Tiberiu Trif Analiză matematică 2 Calcul diferențial și integral în R n

O metodă de rafinare a unor inegalităţi geometrice Temistocle BÎRSAN 1, Marius DRĂGAN 2, Neculai STANCIU 3 Abstract. This paper presents a method to o

{ 3x + 3, x < 1 Exemple. 1) Fie f : R R, f(x) = 2x + 4, x 1. Funcţia f este derivabilă pe R\{1} (compunere de funcţii elementare), deci rămâne să stud

Calcul Numeric

INDICAŢII ŞI RĂSPUNSURI III.5.2. PROBLEME RECAPITULATIVE PROPUSE SPRE REZOLVARE 2 ALGEBRĂ 1. x 16 y 8y x 16 x 4 x 16 y 4 x x 4 Condiţiile radica

D.Rusu, Teoria măsurii şi integrala Lebesgue 6 MĂSURA LEBESGUE Cursul 5 Teorema 6.26 Există submulţimi ale lui R care nu sunt măsurabile Lebesgue. Dem

MergedFile

Revista Electronică MateInfo.ro ISSN August APLICAŢII ALE ANALIZEI MATEMATICE ÎN GEOMETRIA ÎN SPAŢIU (2) Prof. Poenaru

Marian Tarina

MD.09. Teoria stabilităţii 1

Noțiuni matematice de bază

ARTUR BĂLĂUCĂ ARITMETICĂ Teme pentru centre de excelență MODELE DE PROBLEME REZOLVATE DE PROBLEME SEMNIFICATIVE PENTRU OLIMPIADE, CONCURS

E_c_matematica_M_mate-info_2017_var_02_LRO

GHEORGHE PROCOPIUC PROBLEME DE ANALIZĂ MATEMATICĂ ŞI ECUAŢII DIFERENŢIALE IAŞI, 2007

Microsoft Word - Evaluare_initiala_Matematica_Cls07_Model_Test.doc

Colec ia MATE EDITURA PARALELA 45 Matematic. Clasa a VI-a 1

Examenul de bacalaureat 2012

rm2003ii.dvi

ETTI-AM2, , M. Joița & A. Niță Notițe de Adrian Manea Seminar 11 Transformarea Laplace Aplicații Transformarea Z Ecuații și sisteme diferenți

Electricitate II

Curs 10 Aplicaţii ale calculului diferenţial. Puncte de extrem 10.1 Diferenţiale de ordin superior S¼a trecem acum la de nirea diferenţialelor de ordi

Microsoft PowerPoint - Prezentarea_programelor_de_studii_de_licenta_2019

Probleme rezolvate de fizică traducere de Nicolae Coman după lucrarea

1. a. Să se scrie un algoritm care să afişeze toate numerele de patru cifre care au cifra sutelor egală cu o valoare dată k, şi cifra zecilor cu 2 mai

Prelegerea 4 În această prelegere vom învăţa despre: Algebre booleene; Funcţii booleene; Mintermi şi cuburi n - dimensionale. 4.1 Definirea algebrelor

Geometrie afină Conf. Univ. Dr. Cornel Pintea cpintea math.ubbcluj.ro Cuprins 1 Săptămâna Endomorfismele unui spaţiu afin Transla

Slide 1

Spatii vectoriale

Geometrie afină Conf. Univ. Dr. Cornel Pintea cpintea math.ubbcluj.ro Cuprins 1 Săptămâna 1 Structura afină a unui spaţiu vectorial Vari

20 SUBIECTE DE EXAMEN - De fapt, în pofida acestor probleme, până la urmă tot vom logaritma, căci aceasta este tehnica naturală în context. Trebuie do

C:/Users/Lenovo/Dropbox/activitate matematica/cursuri/MS ETTI /msetti.dvi

Transcriere:

Coordonate baricentrice Considerăm în plan un triunghi ABC şi un punct Q în interiorul său, fixat arbitrar Notăm σ c = aria ( QAB) = aria ( QBC), = aria ( QCA) şi σ = aria ( ABC), astfel încât σ = + + σ c Fie z A, z B, z C şi z Q afixele punctelor A, B, C şi Q Scopul nostru este să arătăm că între aceste numere complexe are loc relaţia care spune că scalarii reali z Q = σ z A + σ z B + σ c σ z C, () λ A = σ, λ B = σ, λ C = σ c σ, sunt coordonatele baricentrice absolute ale lui Q relative la triunghiul ABC, adică z Q = λ A z A + λ B z B + λ C z C cu λ A + λ B + λ C =, λ A, λ B, λ C R (2) Figura Coordonate baricentrice

Fie A, B şi C intersecţiile dreptelor AQ, BQ şi CQ cu laturile opuse Amintim că dreptele AQ, BQ şi CQ se numesc ceviene deoarece sunt trei drepte concurente duse prin vârfurile unui triunghi Lema Raportul în care ceviana AQ împarte latura opusă vârfului A este egal cu rapotul ariilor triunghiurilor QAB şi QCA, mai precis BA A C = σ c Demonstraţia este imediată Fie B 0 şi C 0 proiecţiile ortogonale ale punctelor B şi C pe AQ Avem: σ c = 2 AQ BB 0 2 AQ CC 0 = BB 0 CC 0 = BA A C Fără legătură directă cu scopul nostru, doar pentru a evidenţia utilitatea acestei leme, vom demonstra: Teorema lui Ceva Dreptele AA, BB şi CC sunt concurente dacă şi numai dacă BA A C CB B A AC C B = Demonstraţie Dacă ştim că AA, BB şi CC sunt concurente într-un punct Q, atunci, conform lemei, BA A C CB B A AC C B = σ c σa σ c σb = Afirmaţia reciprocă se demonstrează prin reducere la absurd, folosind unicitatea punctului care împarte un segment într-un raport dat Un alt rezultat auxiliar: Lema 2 Raportul în care Q împarte ceviana AA este dat de rapotul ariilor triunghiurilor QBC şi ABC, mai precis QA AA = σ Demonstraţie Fie A 0 şi Q 0 proiecţiile ortogonale ale punctelor A şi Q pe BC Atunci: σ = BC QQ 2 0 BC AA = QQ 0 = QA 2 0 AA 0 AA Probăm şi utilitatea acestei leme, justificând Teorema lui Van Aubel Cu notaţiile precizate, are loc relaţia AQ QA = AC C B + AB B C 2

Demonstraţia constă în proporţii derivate: AA = σ AA QA QA QA = σ AQ QA = + σ c AQ QA = AC C B + AB B C În sfârşit, să revenim la formula coordonatelor baricentrice Din coliniaritatea B A C şi din proporţia BA A C = σ c deducem z A z B z C z A Analog, din A Q A şi = σ c z A = z B + σ c z C + σ c QA AA = σ, obţinem z A z Q z A z = A σ z Q = σ ( a σ z A + σ Deoarece σ = + + σ c, urmează formula căutată: z Q = σ z A + + σ c σbz B + σ c z C σ + σ c ) z A = z A + z B + σ c z C σ Observaţie Am justificat formula () numai în cazul în care Q este în interiorul triunghiului ABC, caz în care λ A > 0, λ B > 0 şi λ C > 0 Relaţia rămâne valabilă şi pentru Q în exteriorul triunghiului ABC, dacă se consideră triunghiuri orientate: aria se ia cu semnul + dacă triunghiul este parcurs în sens trigonometric, şi cu semnul dacă este parcurs în sens antitrigonometric, astfel încât relaţia σ = + + σ c să se păstreze în toate cazurile Observaţie Relaţia (), scrisă sub forma z Q = z A + z B + σ c z C + + σ c (3) ne spune că, şi σ c sunt coordonate baricentrice omogene pentru punctul Q şi notăm aceasta prin : : σ c Spre deosebire coordonatele baricentrice absolute, λ A, λ B şi λ C, definite de relaţia (2), coordonatele baricentrice omogene nu sunt unice, două triplete direct proporţionale α : β : γ şi α 2 : β 2 : γ 2 determinând acelaşi punct Q Altfel spus, prin definiţie, α : β : γ = α 2 : β 2 : γ 2 3

dacă există factorul de proporţionalitate λ R astfel încât caz în care α z A + β z B + γ z C α + β + γ pentru orice ABC plan α 2 = λα, β 2 = λβ, γ 2 = λγ, = α 2z A + β 2 z B + γ 2 z C α 2 + β 2 + γ 2, Puncte importante în triunghi Punctul G, centrul de greutate, se află la intersecţia medianelor, prin urmare, = BA A C = σ c σ c = σ c, şi, analog pentru celelalte laturi Figura 2 Punctul G Obţinem = = σ c = σ, deci centrul de greutate are coordonatele baricentrice omogene 3 : : σ c = σ 3 : σ 3 : σ 3 = : : şi afixul z G = z A + z B + z C 3 4

Punctul I, centrul de cercului înscris, se află la intersecţia bisectoarelor interioare Aplicând teorema bisectoarei, avem Figura 3 Punctul I c b = BA A C = σ c b = σ c c, şi, analog, pentru celelalte laturi Obţinem a = b = σ c c adică : : σ c = a : b : c Acelaşi rezultat se obţine şi calculând ariile triunghiurilor cu vârful în I utilizând raza r a cercului înscris: = ar 2 a = r 2 = const În concluzie, punctul I are coordonatele omogene şi afixul : : σ c = a : b : c z I = az A + bz B + cz C a + b + c 5

Punctul O, centrul de cercului circumscris, se află la intersecţia mediatoarelor laturilor Fie C (O, R) cercul circumscris triunghiului ABC Unghiul la centru BOC are măsura cât arcul BC de pe cerc, iar unghiul înscris în cerc BAC are măsura jumătate din măsura lui BC Rezultă că prin urmare BOC = 2A, = aria ( BOC) = 2 OB OC sin BOC = 2 R2 sin 2A Obţinem proporţionalitatea sin 2A = deci, pentru punctul O, avem şi, prin urmare, Figura 4 Punctul O sin 2B = σ c sin 2C = 2 R2, : : σ c = sin 2A : sin 2B : sin 2C, z O = sin 2A z A + sin 2B z B + sin 2C z C sin 2A + sin 2B + sin 2C Alt set de coordonate omogene pentru O se obţine aplicând teorema sinusurilor şi teorema cosinusului Să le reamintim În triunghiul isoscel BOC mediana OM este şi bisectoare, şi înălţime, deci BOM = BOC = A, 2 de unde urmează sin A = sin BOM = BM BO = a 2R 6

Obţinem astfel teorema sinusurilor: a sin A = de unde rezultă b sin B = c sin C = 2R, a : b : c = sin A : sin B : sin C, relaţie utilă la determinarea punctului I, de exemplu Pentru teorema cosinusului, calculăm a 2 = z C z B 2 cu ajutorul produsului scalar Pentru oricare două numere complexe u, v C avem prin urmare u + v 2 =< u + v, u + v >=< u, u > +2 < u, v > + < v, v >= = u 2 + 2 < u, v > + v 2, a 2 = z C z B 2 = (z C z A ) + (z A z B ) 2 = = z C z A 2 + 2 < z C z A, z A z B > + z A z B 2 = = z C z A 2 2 < z C z A, z B z A > + z B z A 2 = b 2 2bc cos A + c 2, şi am demonstrat astfel teorema cosinusului: a 2 = b 2 + c 2 2bc cos A Revenim la coordonatele baricentrice ale punctului O şi calculăm a sin 2A = 2 sin A cos A = 2 2R b2 + c 2 a 2, 2bc de unde urmează că fracţia sin 2A a 2 (b 2 + c 2 a 2 ) = Rabc = const este constantă la permutări circulare ale vârfurilor triunghiului Am arătat că punctul O admite şi următorul set de coordonate baricentrice omogene: a 2 (b 2 + c 2 a 2 ) : b 2 (c 2 + a 2 b 2 ) : c 2 (a 2 + b 2 c 2 ) Punctul H, orocentrul, este punctul de intersecţie al înălţimilor Fie A punctul diametral opus lui A în C (O, R), cercul circumscris triunghiului ABC Avem ABA = ACA = 90, ca unghiuri înscrise în semicerc Rezultă imediat că HBA C este un paralelogram, deci BH = A C = AA cos AA C = 2R cos B şi CH = A B = AA cos AA B = 2R cos C deoarece AA C = ABC şi AA B = ACB, ca unghiuri înscrise în cerc care subîntind acelaşi arc Mai avem şi BHC = BA C = 80 A, 7

de unde urmează Figura 5 Punctul H = aria ( BHC) = BH CH sin BHC = 2 = 2 2R cos B 2R cos C sin(80 A) = 2R 2 cos B cos C sin A = = 2R 2 cos B cos C cos A tg A Fracţia tg A = 2R2 cos B cos C cos A = const fiind invariantă la permutări circulare, am obţinut umătoarele coordonate omogene pentru ortocentru: şi, prin urmare, : : σ c = tg A : tg B : tg C, z H = tg A z A + tg B z B + tg C z C tg A + tg B + tg C Să observăm că, din egalitatea urmează că = 2R 2 cos B cos C sin A = 2R 2 a2 + c 2 b 2 2ac (a 2 + c 2 b 2 )(b 2 + a 2 c 2 ) = R b2 + a 2 c 2 2ba 4abc = const şi astfel obţinem încă un set de coordonate omogene pentru H: (a 2 + c 2 b 2 )(b 2 + a 2 c 2 ) : (b 2 + a 2 c 2 )(c 2 + b 2 a 2 ) : (c 2 + b 2 a 2 )(a 2 + c 2 b 2 ) a 2R 8

Transformarea baricentrică Fiind date în plan triunghiurile ABC şi A B C, putem defini imediat următoarea transformare afină care suprapune aceste două triunghiuri: pentru fiecare punct Q în plan considerăm coordonatele sale baricentrice absolute λ A, λ B şi λ C relative la ABC şi definim transformatul său, Q, ca fiind punctul care are exact aceste coordonate baricentrice, dar relative la triunghiul A B C Altfel spus, cu numere complexe, dacă cu λ A + λ B + λ C =, atunci z Q = λ A z A + λ B z B + λ C z C, z Q = λ A z A + λ B z B + λ C z C Este clar că transformarea Q = T (Q) este bijectivă şi este uşor de văzut că este o transformare afină, înţelegând prin aceasta că între coordonatele lui Q şi Q există relaţii de forma { x Q = a x Q + b y Q + c y Q = a 2 x Q + b 2 y Q + c 2 Această afirmaţie se justifică observând că, notând cu σ XY Z aria unui triunghi XY Z, avem pentru λ A, de exemplu, relaţia λ A = σ QBC x Q y Q = σ ABC 2σ ABC x B y B x C y C = ax Q + by Q + c, unde coeficienţii a, b şi c nu depind de Q Pentru calculul cu numere complexe este foarte utilă următoarea formulă x A y A 2σ ABC = x B y B x C y C = x A y A 0 x B x A y B y A 0 x C x A y C y A = = (x B x A )(y C y A ) (x C x A )(y C y A ) = = Im (z B z A )(z C z A ) Prin urmare, considerând pentru Q următorul set de coordonate omogene relativ la ABC σ QBC : σ QCA : σ QAB, obţinem că µ A = Im (z B z Q )(z C z Q ), µ B = Im (z C z Q )(z A z Q ), µ C = Im (z A z Q )(z B z Q ), formează alt set de coordonate omogene şi avem, în final, z Q = µ Az A + µ B z B + µ C z C µ A + µ B + µ C = µ Az A + µ B z B + µ C z C 2σ ABC 9