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Demuestre que en un cuadrilátero, las líneas que unen los puntos medios de los lados opuestos y los puntos medios de las diagonales son concurrentes

Demostrar que en un cuadrilátero, las líneas uniendo los puntos medios de los lados opuestos y los puntos medios de las diagonales son concurrentes.

Se construye un cuadrilátero arbitrario $ABCD$ $E, F, G$ como los puntos medios de $AB, BC, CD$. Deje $H, I$ ser los puntos medios de $AC, BD$. Deje $EG, HI$ se cruzan en $J$. Vamos a la línea que une la $F, J$ cumplir $AD$$K$. Vamos a probar que $K$ es el punto medio de la $DA$.

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Unirse a $KG, GF, FE, EK$, rápidamente se hace evidente que lo anterior sólo es verdad si $KGFE$ es un paralelogramo, que a su vez, sólo es cierto si $EJ = JG, KJ = JF$. Demostrando la primera igualdad es fácil.

En $\Delta ABC, EH || BC, 2\cdot EH = BC$. Asimismo, en $\Delta DBC, IG || BC, 2\cdot IG = BC$. Por lo tanto, $IG||EH, IG=EH$. Por lo tanto, $EHGI$ es un paralelogramo y $EJ = JG$. Incluso después de numerosos esfuerzos, no he podido probar la segunda igualdad.

Me di cuenta de que esto era debido a que yo no estaba utilizando el hecho de que $F$ es el punto medio de la $BC$ y $FK$ es la línea recta.

Así, la utilización de esos hechos, que yo consideraba $\Delta HKJ, \Delta JFI$. Resultando estas son congruentes probará nuestra conjetura. Ahora, podemos usar el hecho de que $FK$ es una línea recta diciendo, que $\angle HJK = \angle IJF$. También, desde la $EHGI$ es un paralelogramo, $HJ = JI$. Ahora solo nos falta uno más de equivalencia para demostrar la congruencia. Yo no era capaz de encontrar esto.

Una manera de utilizar el hecho de que $F$ es el punto medio de la $BC$ es de notar que a $EHCF, IGFC, AHFE, FIDG$ son todos los paralelogramos. Tengo, sin embargo, ninguna idea de cómo el uso de estos en la prueba.

Creo que me estoy olvidando de algo. Porque en cada enfoque, siempre hay una sola pieza que falta. Si alguien podría señalar lo que esta 'pieza' es, le estaría agradecido. Agradecería soluciones que están relacionados con los enfoques descritos anteriormente.

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mathlove Puntos 57124

Voy a escribir una respuesta utilizando el vector.

Deje $O$ ser el punto de intersección de $AC, BD$.

Deje $$\vec{OA}=\vec{a}, \vec{OB}=\vec{b}, \vec{OC}=k\vec{a}, \vec{OD}=l\vec{b}$$ donde $k,l\lt 0.$

Dejando $E,F,G,H$ ser el punto medio de la $AB, BC, CD, DA$ respectivamente, tenemos $$\vec{OE}=\frac{1}{2}\vec a+\frac 12\vec b,\vec{OF}=\frac 12\vec b+\frac k2\vec a, \vec{OG}=\frac k2\vec a+\frac l2\vec b, \vec{OH}=\frac 12\vec a+\frac l2\vec b.$$

Dejando $I$ ser el punto de intersección de $EG, FH$, $m,n$ tal que $$\vec{EI}=m\vec{EG}, \vec{FI}=n\vec{FH}.$$

El ex nos da $$\vec{OI}-\vec{OE}=m\left(\vec{OG}-\vec{OE}\right)\iff \vec{OI}=(1-m)\vec{OE}+m\vec{OG}=\frac{1-m+mk}{2}\vec a+\frac{1-m+ml}{2}\vec b.$$

Este último nos da $$\vec{OI}-\vec{OF}=n\left(\vec{OH}-\vec{OF}\right)\iff \vec{OI}=(1-n)\vec{OF}+n\vec{OH}=\frac{k-kn+n}{2}\vec a+\frac{1-n+nl}{2}\vec b.$$

Ahora desde $\vec a$ $\vec b$ son linealmente independientes, la siguiente tiene que ser satisfecha :

$$\frac{1-m+mk}{2}=\frac{k-kn+n}{2}\ \text{and} \frac{1-m+ml}{2}=\frac{1-n+nl}{2}.$$ Estos nos proporcionan $m=n=1/2$ desde $(k,l)\not=(-1,-1).$ Por lo tanto, obtenemos $$\vec{OI}=\frac{k+1}{4}\vec a+\frac{l+1}{4}\vec b.$$

Por otro lado, dejando $P,Q$ ser el punto medio de la $AC, BD$, tenemos $$\vec{OP}=\frac{k+1}{2}\vec a, \vec{OQ}=\frac{l+1}{2}\vec b.$$

Finalmente, se puede llevar $$\vec{PI}=\frac 12\vec{PQ}.$$ Ya que esto representa que $I$ está en la línea $PQ$, ahora sabemos que tenemos lo que queremos. Q. E. D.

P. S. Si $(k,l)=(-1,-1)$, $ABCD$ es un paralelogramo, que es un caso fácil.

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user3108388 Puntos 1

Utilizando el mismo diagrama como anteriormente en la pregunta, voy a ir con esta forma:

FHKI es un paralelogramo [HK || CD mediante la aplicación de la igualdad de intersecciones teorema del triángulo ACD. De manera similar FI || CD; y IK || AB, FH || AB. Desde opuesto pares de lados paralelos, FHKI es de hecho un paralelogramo ]

Del mismo modo EIGH es paralelogramo.

Ahora el argumento clave:

Deje que las diagonales HOLA y EG de paralelogramo EHGI se encuentran en el punto J., a Continuación, J biseca HOLA.

Del mismo modo, vamos a las diagonales HOLA y FK de paralelogramo FHKI se encuentran en el punto J'. Entonces J' divide HOLA.

Pero sólo puede haber un punto medio de una línea [que es HOLA en la situación actual], por lo tanto J = J'.

De ahí por ejemplo, FK, HI son concurrentes.

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