Articulo de referencia

Línea central (geometría)

En geometría , las líneas centrales son ciertas líneas rectas especiales que se encuentran en el plano de un triángulo . La propiedad especial que distingue a una línea recta co...

En geometría , las líneas centrales son ciertas líneas rectas especiales que se encuentran en el plano de un triángulo . La propiedad especial que distingue a una línea recta como línea central se manifiesta a través de la ecuación de la línea en coordenadas trilineales . Esta propiedad especial también está relacionada con el concepto de centro de triángulo . El concepto de línea central fue introducido por Clark Kimberling en un artículo publicado en 1994. [ 1 ] [ 2 ]

Definición

Sea ABC un triángulo plano y sean x  : y  : z las coordenadas trilineales de un punto arbitrario en el plano del triángulo ABC .

Una línea recta en el plano del triángulo ABC cuya ecuación en coordenadas trilineales tiene la forma F(a,b,do)incógnita+gramo(a,b,do)y+h(a,b,do)z=0{\displaystyle f(a,b,c)\,x+g(a,b,c)\,y+h(a,b,c)\,z=0} donde el punto con coordenadas trilineales F(a,b,do):gramo(a,b,do):h(a,b,do){\displaystyle f(a,b,c):g(a,b,c):h(a,b,c)} es el centro de un triángulo, es una línea central en el plano de ABC con respecto a ABC . [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]

Líneas centrales como polares trilineales

La relación geométrica entre una línea central y el centro de su triángulo asociado se puede expresar utilizando los conceptos de polares trilineales y conjugados isogonales .

Dejarincógnita=(a,b,do):v(a,b,do):w(a,b,do){\displaystyle X=u(a,b,c):v(a,b,c):w(a,b,c)}Sea el centro de un triángulo. La recta cuya ecuación es incógnita(a,b,do)+yv(a,b,do)+zw(a,b,do)=0{\displaystyle {\frac {x}{u(a,b,c)}}+{\frac {y}{v(a,b,c)}}+{\frac {z}{w(a,b,c)}}=0} es la polar trilineal del centro del triángulo X. [ 2 ] [ 5 ] También el punto Y=1(a,b,do):1v(a,b,do):1w(a,b,do){\displaystyle Y={\frac {1}{u(a,b,c)}}:{\frac {1}{v(a,b,c)}}:{\frac {1}{w(a,b,c)}}} es el conjugado isogonal del centro del triángulo X.

Por lo tanto, la línea central viene dada por la ecuación F(a,b,do)incógnita+gramo(a,b,do)y+h(a,b,do)z=0{\displaystyle f(a,b,c)\,x+g(a,b,c)\,y+h(a,b,c)\,z=0} es la polar trilineal del conjugado isogonal del centro del triánguloF(a,b,do):gramo(a,b,do):h(a,b,do).{\displaystyle f(a,b,c):g(a,b,c):h(a,b,c).}

El centro del triángulo asociado se conoce como la diferencia cruzada de dos puntos cualesquiera en la línea central. [ 4 ]

Construcción de líneas centrales

Sea X cualquier centro de triángulo del ABC .

  • Dibuja las líneas AX, BX, CX y sus reflexiones en las bisectrices internas de los ángulos en los vértices A, B, C respectivamente.
  • Las líneas reflejadas son concurrentes y el punto de concurrencia es el conjugado isogonal Y de X.
  • Sean las cevianas AY, BY, CY que se intersecan con los lados opuestos del ABC en A', B', C' respectivamente. El triángulo A'B'C' es el triángulo ceviano de Y.
  • El triángulo ABC y el triángulo ceviano A'B'C ' están en perspectiva y sea DEF el eje de perspectiva de los dos triángulos. La línea DEF es la polar trilineal del punto Y. DEF es la línea central asociada al centro del triángulo X.

Algunas líneas centrales nombradas

Sea X n el n -ésimo centro de triángulo en la Enciclopedia de Centros de Triángulos de Clark Kimberling . La línea central asociada a X n se denota por L n . Algunas de las líneas centrales mencionadas se muestran a continuación.

Eje antiórtico como eje de perspectiva del ABC y su triángulo excentral.

Línea central asociada con X 1 , el incentro: Eje antiórtico

La línea central asociada con el incentro X 1 = 1  : 1  : 1 (también denotada por I ) es incógnita+y+z=0.{\displaystyle x+y+z=0.} Esta línea es el eje antiórtico de ABC . [ 6 ]

  • El conjugado isogonal del incentro del triángulo ABC es el propio incentro. Por lo tanto, el eje antiórtico, que es la línea central asociada al incentro, es el eje de perspectiva del triángulo ABC y su triángulo incentral (el triángulo ceviano del incentro del triángulo ABC ) .
  • El eje antiórtico de ABC es el eje de perspectiva de ABC y el triángulo excentral I 1 I 2 I 3 de ABC . [ 7 ]
  • El triángulo cuyos lados son tangentes externamente a las excircunferencias de ABC es el triángulo extangente de ABC . ABC y su triángulo extangente están en perspectiva y el eje de perspectiva es el eje antiórtico de ABC .

Línea central asociada a X2 , el centroide: eje de Lemoine

Las coordenadas trilineales del centroide X 2 (también denotado por G ) del triángulo ABC son: 1a:1b:1do{\displaystyle {\frac {1}{a}}:{\frac {1}{b}}:{\frac {1}{c}}} Así pues, la línea central asociada al centroide es la línea cuya ecuación trilineal es incógnitaa+yb+zdo=0.{\displaystyle {\frac {x}{a}}+{\frac {y}{b}}+{\frac {z}{c}}=0.} Esta línea es el eje de Lemoine , también llamado línea de Lemoine , de ABC .

  • El conjugado isogonal del centroide X 2 es el punto simediano X 6 (también denotado por K ) que tiene coordenadas trilineales a  : b  : c . Por lo tanto, el eje de Lemoine de ABC es la polar trilineal del punto simediano de ABC .
  • El triángulo tangente de ABC es el triángulo T A T B T C formado por las tangentes a la circunferencia circunscrita de ABC en sus vértices. ABC y su triángulo tangente están en perspectiva y el eje de perspectiva es el eje de Lemoine de ABC .

Línea central asociada con X3 , el circuncentro : Eje órtico

Las coordenadas trilineales del circuncentro X 3 (también denotado por O ) del triángulo ABC son: porqueA:porqueB:porquedo{\displaystyle \cos A:\cos B:\cos C} Así pues, la línea central asociada al circuncentro es la línea cuya ecuación trilineal es incógnitaporqueA+yporqueB+zporquedo=0.{\displaystyle x\cos A+y\cos B+z\cos C=0.} Esta línea es el eje órtico del triángulo ABC . [ 8 ]

  • El conjugado isogonal del circuncentro X3 es el ortocentro X4 (también denotado por H ) con coordenadas trilineales sec A : sec B : sec C. Por lo tanto , el eje órtico del triángulo ABC es la polar trilineal del ortocentro del triángulo ABC . El eje órtico del triángulo ABC es el eje de perspectiva del triángulo ABC y de su triángulo órtico H A H B H C. También es el eje radical de la circunferencia circunscrita y del círculo de nueve puntos del triángulo .  

Línea central asociada con X 4 , el ortocentro

Las coordenadas trilineales del ortocentro X 4 (también denotado por H ) del triángulo ABC son: segundoA:segundoB:segundodo{\displaystyle \sec A:\sec B:\sec C} Así pues, la línea central asociada al circuncentro es la línea cuya ecuación trilineal es incógnitasegundoA+ysegundoB+zsegundodo=0.{\displaystyle x\sec A+y\sec B+z\sec C=0.}

  • El conjugado isogonal del ortocentro de un triángulo es el circuncentro del triángulo. Por lo tanto, la línea central asociada al ortocentro es la polar trilineal del circuncentro.

Línea central asociada con X 5 , el centro de nueve puntos

Las coordenadas trilineales del centro de nueve puntos X 5 (también denotado por N ) de ABC son: [ 9 ]porque(Bdo):porque(doA):porque(AB).{\displaystyle \cos(BC):\cos(CA):\cos(AB).} Así pues, la línea central asociada al centro de nueve puntos es la línea cuya ecuación trilineal es incógnitaporque(Bdo)+yporque(doA)+zporque(AB)=0.{\displaystyle x\cos(BC)+y\cos(CA)+z\cos(AB)=0.}

  • El conjugado isogonal del centro de nueve puntos de ABC es el punto de Kosnita X 54 de ABC . [ 10 ] [ 11 ] Por lo tanto, la línea central asociada con el centro de nueve puntos es la polar trilineal del punto de Kosnita.
  • El punto de Kosnita se construye de la siguiente manera. Sea O el circuncentro del triángulo ABC . Sean OA , OB y ​​OC los circuncentros de los triángulos BOC , COA y AOB , respectivamente. Las rectas AOA , BOB y COC son concurrentes , y el punto de concurrencia es el punto de Kosnita del triángulo ABC . El nombre se debe a J. Rigby. [ 12 ]

Línea central asociada con X 6 , el punto simediano  : Línea en el infinito

Las coordenadas trilineales del punto simediano X 6 (también denotado por K ) del triángulo ABC son: a:b:do{\displaystyle a:b:c} Así pues, la línea central asociada al punto simediano es la línea cuya ecuación trilineal es aincógnita+by+doz=0.{\displaystyle ax+by+cz=0.}

  • Esta línea es la línea en el infinito en el plano de ABC .
  • El conjugado isogonal del punto simediano del triángulo ABC es el centroide de dicho triángulo . Por lo tanto, la línea central asociada al punto simediano es la polar trilineal del centroide. Este es el eje de perspectiva del triángulo ABC y su triángulo medial .

Algunas líneas centrales más mencionadas

Línea de Euler

La recta de Euler del triángulo ABC es la recta que pasa por el baricentro, el circuncentro, el ortocentro y el centro de los nueve puntos del triángulo ABC . La ecuación trilineal de la recta de Euler es: incógnitapecado2Apecado(Bdo)+ypecado2Bpecado(doA)+zpecado2dopecado(AB)=0.{\displaystyle x\sin 2A\sin(BC)+y\sin 2B\sin(CA)+z\sin 2C\sin(AB)=0.} Esta es la línea central asociada con el centro del triángulo X 647 .

Línea Nagel

La recta de Nagel del triángulo ABC es la recta que pasa por el centroide, el incentro, el centro de Spieker y el punto de Nagel del triángulo ABC . La ecuación trilineal de la recta de Nagel es: incógnitaa(bdo)+yb(doa)+zdo(ab)=0.{\displaystyle xa(bc)+yb(ca)+zc(ab)=0.} Esta es la línea central asociada con el centro del triángulo X 649 .

Eje de Brocard

El eje de Brocard del triángulo ABC es la recta que pasa por el circuncentro y el punto simediano del triángulo ABC . Su ecuación trilineal es incógnitapecado(Bdo)+ypecado(doA)+zpecado(AB)=0.{\displaystyle x\sin(BC)+y\sin(CA)+z\sin(AB)=0.} Esta es la línea central asociada con el centro del triángulo X 523 .

Línea Gergonne

La línea de Gergonne del triángulo ABC es la polar trilineal del punto de Gergonne . Es perpendicular a la línea de Soddy del triángulo ABC . Su ecuación trilineal esincógnitaa(sa)+yb(sb)+zdo(sdo)=0,{\displaystyle xa(sa)+yb(sb)+zc(sc)=0,}donde s es el semiperímetro del triángulo ABC . Esta es la línea central asociada con el centro del triángulo X 55 .

Véase también

Referencias

  1. Kimberling, Clark (junio de 1994). "Puntos centrales y líneas centrales en el plano de un triángulo". Mathematics Magazine . 67 (3): 163– 187. doi : 10.2307/2690608 .
  2. 1 2 3 Kimberling, Clark (1998). Centros de triángulos y triángulos centrales . Winnipeg, Canadá: Utilitas Mathematica Publishing, Inc. pág. 285. 
  3. Weisstein, Eric W. "Central Line" . De MathWorld--A Wolfram Web Resource . Consultado el 24 de junio de 2012 .
  4. 1 2 Kimberling, Clark. "Glosario : Enciclopedia de centros triangulares" . Archivado del original el 23 de abril de 2012. Recuperado el 24 de junio de 2012 . 
  5. Weisstein, Eric W. "Polar trilineal" . De MathWorld--A Wolfram Web Resource . Consultado el 28 de junio de 2012 .
  6. Weisstein, Eric W. "Eje antiórtico" . De MathWorld--A Wolfram Web Resource . Consultado el 28 de junio de 2012 .
  7. Weisstein, Eric W. "Eje antiórtico" . De MathWorld--A Wolfram Web Resource . Consultado el 26 de junio de 2012 .
  8. Weisstein, Eric W. "Eje órtico" . De MathWorld--A Wolfram Web Resource .
  9. Weisstein, Eric W. "Centro de nueve puntos" . De MathWorld--A Wolfram Web Resource . Consultado el 29 de junio de 2012 .
  10. Weisstein, Eric W. "Punto Kosnita" . De MathWorld--A Wolfram Web Resource . Consultado el 29 de junio de 2012 .
  11. Darij Grinberg (2003). "Sobre el punto de Kosnita y el triángulo de reflexión" ( PDF) . Forum Geometricorum . 3 : 105–111 . Consultado el 29 de junio de 2012 .
  12. J. Rigby (1997). "Breves notas sobre algunos teoremas geométricos olvidados". Mathematics & Informatics Quarterly . 7 : 156–158 .