Árki Tamás és Hraskó András

Kísérletező geometria

Készült a Közoktatási Modernizációs Közalapítvány (KOMA) támogatásával


szv00702 feladatAdott háromszög mindhárom oldalegyenesét érintő kardioidok (a szóbajövő kardioidokról tehát nem kötjük ki, hogy azonos legyen a tengelyirányuk) centrumainak mértani helye kilenc egyenes egyesítése. E kilenc egyenes egyenlete (lásd az szv00603 feladatot):
szv00702_fel_a. egyenlet
ahol Δ1, Δ2, Δ3 a tekintetbe vett pont (a kardioid centruma) és az e1, e2, e3 egyenesek előjeles távolságát jelöli, a pozitív előjelet a háromszögtartomány felőli félsíkban értve, míg Δ’1, Δ’2, Δ’3 a háromszög Δ1 , Δ2, Δ3 külső szögeivel egyezik meg mod 360° és összegük 0°.
A(z) szv00702 feladat 1. előzetes megjegyzéseTényleg épp 9 egyenest definiál az állítás, hiszen
A(z) szv00702 feladat 1. megoldásaElőször azt mutatjuk meg, hogy az oldalegyeneseket érintő kardioidok centrumai a feladatban adott egyenletű egyeneseken vannak.

Ez a háromszögtartomány pontjaira az szv00701 feladat állításának közvetlen következménye. A háromszögben, vagy a határán lévő pontokra ugyanis |Δi| = Δi és a Θ32, Θ13, Θ21 szögek a háromszög megfelelő külső szögeivel egyeznek meg mod 360°, összegük pedig nyilvánvalóan 0°.

Tekintsünk most egy olyan tartományt, amely az egyik egyenesnek – pl. e3-nak – ellenkező oldalán van, mint a háromszögtartomány, a többi egyenesnek pedig ugyanazon az oldalán. Az szv00701 feladat egyenletében most

1|=Δ1, |Δ2|=Δ2, |Δ3|=-Δ3,
ugyanakkor viszont az szv00701 feladat 1. megoldásának 1. megjegyzésében leírt értelmezés alapján
Θ32≡ Θ1-180°,   Θ13≡Θ2-180°,   Θ32≡Θ1 (mod 360°),
tehát ebben az esetben a

szv00702_fel_a egyenlettel analóg egyenlethez jutunk.

Ennek (-1)-szerese

azaz
amely szintén az szv00702_fel_a egyenletosztályba tartozó egyenlet.

Hasonlóan kezelhető le az olyan tartomány esete, amely két egyenesnek is ellenkező partján van, mint a háromszögtartomány.

Tegyük fel most, hogy az O pont kielégíti az szv00702_fel_a összefüggést a Θi-k egy konkrét választása mellett. Meg szeretnénk határozni az OA irányt és az OA = r távolságot, hogy az O centrumú A szinguláris ponttal rendelkező kardioid érintse a háromszög oldalegyeneseit. Figyelembe kell vennünk, hogy O melyik tartományban van. Az egyenesnek van egy, az adott tartományon érvényes

szv00702_01meg_d. egyenlet
egyenlete, ahol Θ1*, Θ2*, Θ3* a tartomány külső szögeivel kongruensek mod 360°.

Tekintsük a

szv00702_01meg_e. egyenlet
egyenletrendszert! Az addíciós tétel alkalmazásával a rendszer megoldható:
A kapott Θ1 forgásszög 0° és 540° között változik. Ez (az szv00401 feladat 1. megoldásához fűzött 1. megjegyzés szellemében) r-rel együtt egyértelműen maghatároz egy olyan O centrumú kardioidot, amely az szv00702_01meg_e egyenlet alapján érinti e1-et és e2-t, továbbá szv00702_01meg_d alapján e3-at.

A(z) szv00702 feladat 1. megoldásának 1. megjegyzéseMegmutatható, hogy az szv00702_fel_a. egyenlettel adott egyenesek három háromtagú csoportba oszthatók úgy, hogy az azonos csoportban lévők párhuzamosak egymással.
Javaslatok folytatásra a(z) szv00702 feladat után: Az szv00705, feladatok.