Autor Tema: Triángulos y cuadriláteros.

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26 Abril, 2008, 10:13 pm
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nati

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Hola!

Tengo que hacer los siguientes ejercicios y no sé me ocurre cómo…

1)   Dado un triángulo cualquiera explica como hallar el centro de la circunferencia tangente a los tres mismos lados del mismo.
2)   Los centros de tres circunferencias mutuamente tangentes son vértices de un triángulo de lados 6, 8 y 10. Halla el radio de la circunferencia menor.
3)   Los lados de un cuadrilátero son tangentes a una circunferencia. Tres de los lados del cuadrilátero miden 9, 1 y 12. Halla la medida del cuarto lado.
4)   ¿Qué relación deben cumplir las medidas de los lados de un cuadrilátero para que exista una circunferencia tangente a los cuatro lados?

Gracias

Saludos
Nati

27 Abril, 2008, 01:00 am
Respuesta #1

aladan

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Hola
Los 2 primeros son sencillos, para los 2 últimos no se me ocurre nada de momento.

1.- El centro de esa circunferencia es la intersección de las bisectrices de los ángulos del triángulo.

2.- Sea el triángulo ABC, el formado por los centros de las 3 circunferencias tangentes 2 a 2. En el que

                                                                        AB = 10

                                                                         AC = 8

                                                                         BC = 6
si el radio de la circunferencia con centro en
                                                                        C    es              x 
el coorespondiente a                                            A      será          8-x 
y el correspondiente a                                          B     será           6-x

ahora como sabemos que el lado AB es la suma de los radios en A  y B, tenemos

                                             (8-x)+(6-x) = 10        x = 2
que evidentemente es el menor de los 3.

Saludos
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27 Abril, 2008, 01:40 am
Respuesta #2

EnRlquE

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Hola.

 (1) Supon que tenemos el triángulo \( ABC \), el centro de la circunferencia buscada es el punto de intersección de las bisectrices de los ángulos internos del triángulo, a este punto se lo conoce como incentro del triángulo \( ABC \).

 En realidad es suficiente trazar las bisectrices de dos de los ángulos del triángulo y su punto de intersección, \( O \), es el centro de la circunferencia buscada. El radio de la circunfenrencia esta determinado por la perpendicular a cualquiera de los lados del triángulo que pase por \( O \).

 (2) Supon que las longitudes de los radios de las circunferencias sean \( R_{1},\;R_{2} \) y \( R_{3} \), luego realiza un dibujo y comprueba que (salvo el órden en que tomes los radios) se verifica el sistema

\( \begin{Bmatrix}{ R_{1}+R_{2}}&=& 6\\R_{2}+R_{3}&=& 8\\R_{1}+R_{3}&=& 10\end{matrix} \)

 Sólo queda resolverlo y encontrar el menor de los radios.

 (3) Observa qeu en general si tenemos una figura como la que se muestra


 Donde \( M,N,R \) y \( P \) son puntos de tangencia, se tiene que

\( AM=AP \), \( BN=BM \), \( CR=CN \) y \( DP=DR \)

 Luego

\( AB+CD=(AM+BM)+(CR+DR)=AP+BN+CN+DP= \)

\( =(BN+CN)+(AP+DP)=BC+AD \)

 Por tanto en todo cuadrilátero como en el dibujo ocurre que \( AB+CD=BC+AD \).

 (4) Si para un cuadrilátero existe una circunferencia tangente a todos sus lados, deme cumplirse la relación dada en (3), pero en este momento no tengo claro que si se cumple la relación deducida en (3), para un cuadrilátero, entonces existe una circunferencia tangente a todos sus lados.

Saludos.

P.D: Creo que me tardé demasiado en este mensaje :). Aladán, perdón por repetir la respuesta de las primeras preguntas, me dió pena borrarlas :).

27 Abril, 2008, 03:49 am
Respuesta #3

aladan

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Hola
No hay problema Braguildur, estaba haciendo elucubraciones sobre las relaciones entre los lados cuando vi tu respuesta, estaba trabajando sobre un cuadrilatero irregular, semejante al tuyo, escribo este mensaje fundamentalmente porque despues de darle vueltas creo que la prueba que aportas en 3, que realmente contesta a la pregunta 4 de nati, creo que es reversible, es decir si en un cuadrilatero cualquiera las sumas de los pares de lados opuestos son iguales implica que hay una circunferencia inscrita en él.
Nos permite ademas contestar a la pregunta 3 de nati, para que su cuadrilatero de lados 9,1 y 12 tangentes a una circunferencia implica que 9 y 12 son opuestos, contiguos al 1, y por tanto el lado que falta deberá medir 20.
Saludos
Siempre a vuestra disposición

27 Abril, 2008, 06:52 am
Respuesta #4

EnRlquE

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Hola.

 aladan, en la pregunta (3) de nati, tenemos como dato que para el cuadrilátero en cuestión existe una circunferencia tal que los lados del cuadrilátero son tangentes a la circunfenrecncia, luego podemos aplicar el punto (3) de mi anterior mensaje, llegando a la respuesta que obtubiste.

 Con respecto al punto (4), efectivamente ocurre que si un cuadrilátero (convexo) \( ABCD \) es tal que \( AB+CD=BC+AD \), entonces existe una circunferencia tangente a todos los lados del cuadrilátero.

 Pues si suponemos que existe un cudrilátero \( ABCD \) que verifica \( AB+CD=BC+AD \) y que no existe ninguna circunferencia tangente a sus cuatro lados, al trazar las bisectrices de los ángulos \( A \) y \( B \), si \( O \) es su punto de intersección, tenemos que \( O \) equidista de \( \overline{AD} \), \( \overline{AB} \) y \( \overline{BC} \), entonces al trazar la circunferencia \( \cal{C} \) con centro en \( O \) y tangente a \( \overline{AD} \), \( \overline{AB} \) y \( \overline{BC} \), tenemos que esta circunferencia no es tangente a \( \overline{CD} \).

 Luego si trazamos \( \overline{CE} \), tangente a \( \cal{C} \) con \( E\in\overline{AD} \) (o en su prolongación), resulta la siguiente figura (que representa el caso en que \( E\in\overline{AD} \), el caso en que \( E \) esta en la prolongación de \( \overline{AD} \) es totalmente análogo).


 Tenemos entonces que, por la desigualdad triangular, en el triángulo \( CDE \) (observemos que \( E\neq D \)), \( CE+ED>CD \), además se tiene que \( AB+CE=BC+AE \), luego

\( BC+AD=BC+AE+ED=AB+CE+ED>AB+CD \)

\( \Longrightarrow BC+AD>AB+CD \)

 Pero esto último es absurdo (contradice una de nuestras hiótesis), por tanto nuestro supuesto inicial es falso y queda probado que para cualquier cuadrilátero (convexo) \( ABCD \) tal que \( AB+CD=BC+AD \), existe una circunferencia tangente a todos los lados del cuadrilátero. Esto responde a (4).

Saludos.

28 Abril, 2008, 02:20 pm
Respuesta #5

nati

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MUCHAS GRACIAS!!!
Y otra pregunta, si tengo los lados de un triángulo, estos son 6, 8 y 10, y considero una cf. tangente a los tres lados del triángulo, como hallo el radio de dicha circunferencia? No se me ocurre mas que plantear lo que hicieron en el ejercicio 3,
MB=BP
PC=NC
NA=MA

¿Qué puedo hacer? ???

Gracias.

Saludos.
Nati

28 Abril, 2008, 02:50 pm
Respuesta #6

aladan

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Hola
El triángulo ABC es rectángulo en A, por lo que el cuadeilatero OMAN es un cuadrado de lado R.
 AC=8= AN+NC= R+ NC         NC = 8 - R
AB= 6= AM+MB= R +MB         BM = 6 - R
BC = 10 = BP + PC = BM + NC = 14 -2R         R = 2

Saludos
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28 Mayo, 2008, 09:51 pm
Respuesta #7

sebasuy

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Algunos pequeños comentarios.

Complementando lo que escribió Braguildur, creo que es necesario aclarar que la cfa (O) podría ser secante con CE...

Algunos le llaman a esta proposición "Teorema de Pitot".

Nati: puedes consultar una obra ultra-clásica (y ultra-vieja, pero querida) en el Uruguay hasta hace poco : Curso de Geometría Métrica de P. Puig Adam...

Saludos.

PD: quienes lean inglés, puede que les resulte interesante consultar

http://www.cut-the-knot.org/Curriculum/Geometry/Pitot.shtml
Life is good for only two things, discovering mathematics and teaching mathematics.
Poisson, Siméo

29 Mayo, 2008, 08:04 am
Respuesta #8

EnRlquE

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Hola.

 Hmmm..., tal vez se me esta escapando algo, pero no acabo de comprender tu comentario sebasuy, \( \overline{CE} \) es trazado de modo que sea tangente a la circunferencia. Tal vez te refieras al caso en que \( E \) esta en la prolongación de \( \overline{AD} \), caso que solo mencioné en mi mensaje anterior por ser análogo al caso que desarrollé (en este caso \( \overline{CD} \) es secante a la circunferencia).

Saludos.