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Cíclico hexágono da triángulo equilátero

Supongamos que $ABCDEF$ es cíclica hexágono y el radio de la circunferencia circunscrita es $r$. Supongamos, además, que $|AB|=|CD|=|EF|=r$. Vamos a los puntos medios de $BC, DE$ $FA$ ser $M_1$, $M_2$ y $M_3$ respectivamente. Es el triángulo $M_1M_2M_3$ necesario equilátero?

Traté de usar la ley de los cosenos para demostrar que, pero era difícil demostrar que los sistema de ecuaciones tiene solución única es de tres variables son iguales. También traté de girar el triángulo, pero no podía encontrar nada útil. Pienso que tiene algo que ver con el hecho de que la igualdad de la longitud de los lados del hexágono se utiliza para realizar ángulo de la igualdad.

3voto

Michael Rozenberg Puntos 677

Es cierto porque

$$R_{60^{\circ}}\left(\vec{M_3M_2}\right)=R_{60^{\circ}}\left(\frac{1}{2}\left(\vec{AD}+\vec{FE}\right)\right)=$$ $$=R_{60^{\circ}}\left(\frac{1}{2}\left(\vec{AO}+\vec{OD}+\vec{FE}\right)\right)=$$ $$=\frac{1}{2}\left(\vec{AB}+\vec{OC}+\vec{FO}\right)=$$ $$=\frac{1}{2}\left(\vec{AB}+\vec{FC}\right)=\vec{M_3M_1}.$$ Hecho!

2voto

Joe Gauterin Puntos 9526

La respuesta es SÍ.

WOLOG, considere el caso de $r = 1$, el circuncentro está situado en el lugar de origen y los vértices están dispuestos en sentido antihorario manera a lo largo de la circunferencia circunscrita.

Identificar el plano euclidiano $\mathbb{R}^2$ con el plano complejo $\mathbb{C}$. Vamos a abusar de la notación y uso del mismo símbolo para denotar un punto en el plano euclidiano y el número correspondiente en el plano complejo.

Deje $\omega = e^{i\pi/3}$ ser la raíz primitiva de la unidad, con el fin de $6$.

Desde $|AB| = |CD| = |EF| = r = 1$ $A, \cdots, F$ están dispuestos counterclockwisely a lo largo de la circunferencia circunscrita, tenemos

$$ \begin{cases} B = \omega A,\\ D = \omega C,\\ F = \omega E\\ \end{casos} \implica \begin{cases} M_1 = \frac12(B+C) = \frac12( \omega A + C)\\ M_2 = \frac12(D+E) = \frac12( \omega C + E)\\ M_3 = \frac12(F+A) = \frac12( \omega E + A) \end{casos} $$ Aviso siguientes tres números complejos son múltiples de cada uno de los otros hasta algunos poderes de $\omega^2$.

$$\begin{align} M_2 - M_1 &= \frac12 ((\omega - 1) C + E - \omega A) = \frac12 ( E + \omega^2 C + \omega^4 A),\\ M_3 - M_2 &= \frac12((\omega - 1) E + A - \omega C) = \frac12 ( A + \omega^2 E + \omega^4 C) = \omega^2 (M_2 - M_1)\\ M_1 - M_3 &= \frac12((\omega - 1) A + C - \omega E) = \frac12 ( C + \omega^2 A + \omega^4 E ) = \omega^2 (M_3 - M_2) \end{align} $$

Traducir estas relaciones de vuelta a plano Euclidiano.

Podemos obtener el segmento de la línea de $M_2M_3$ $M_1M_2$ por una rotación en sentido antihorario de $120^\circ$, seguido por una traducción a mover $M_1$ a $M_2$. Del mismo modo, podemos obtener el segmento de la línea de $M_3M_1$ $M_2M_3$ por una rotación en sentido antihorario de $120^\circ$, seguido por una traducción a mover $M_2$ a $M_3$.

Como resultado, $\triangle M_1M_2M_3$ es un triángulo equilátero.

0voto

Futurologist Puntos 1950

Deje $N_1, N_2, N_3$ ser los puntos medios de los segmentos de $EF, AB, CD$ respectivamente y deje $O$ ser el centro del círculo. Los tres triángulos $ABO, CDO, EFO$ son equiláteros así que si usted realice $60^{\circ}$ rotación alrededor de $O$, los puntos de $A, C, E$ se asignan a $B, D, F$ respectivamente, por lo que el triángulo $ACE$ se asigna a triángulo $BDF$, lo que significa que los segmentos de $AC, CE, EA$ se asignan a los segmentos de $BD, DF, FB$ respectivamente. Por lo tanto, $|AC| = |BD|$ y el ángulo entre ellos es $60^{\circ}$, $|CE| = |DF|$ y el ángulo entre ellos es $60^{\circ}$, $|EA| = |FB|$ y el ángulo entre ellos es $60^{\circ}$.

Ahora, el segmento de $N_2M_1$ es un mid-segmento de triángulo $ABC$, lo $N_2M_1 \, || \, AC$$|N_2M_1| = \frac{1}{2}|AC|$. Además, el segmento de $M_1N_3$ es un mid-segmento de triángulo $BCD$, lo $M_1N_3 \, || \, BD$$|M_1N_3| = \frac{1}{2}|ND|$. Por lo tanto, $\angle \, N_2M_1N_3 = 120^{\circ}$$|N_2M_1| = |M_1N_3|$. De forma análoga, $\angle \, N_3M_2N_1 = 120^{\circ}$$|N_3M_2| = |M_2N_1|$$\angle \, N_2M_1N_3 = 120^{\circ}$$|N_2M_1| = |M_1N_3|$. Estas observaciones muestran que si uno construye los tres externos triángulos equiláteros en los tres lados del triángulo $N_2N_3N_1$, entonces los puntos $M_1, M_2, M_3$ son los centroides de los tres triángulos equiláteros. Ya que esta es la configuración de Napoleón del Teorema, se sigue inmediatamente que el triángulo $M_1M_2M_3$ es equilátero.

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