Processing math: 100%

14 Ağustos 2015 Cuma

İkizkenar bir üçgenin eşit kenarlarına ve çevral çemberine teğet bir çemberin çizimi

IMO 1978/4: ABC üçgeninde |AB|=|AC| veriliyor. Bu üçgenin çevral çemberine ve eşit kenarlarına PAB ve QAC noktalarında içten teğet bir çember çiziliyor. PQ doğru parçasının orta noktasının ABC üçgeninin iç teğet çemberinin merkezi olduğunu gösteriniz.

Biz bu problemi olimpiyat komitesinin önerdiği gibi değil de, postanın başlığında verildiği gibi çözeceğiz. Yani bir ikizkenar üçgen verilmiş. Bu üçgenin eşit kenarlarına ve çevral çemberine içten teğet bir çember nasıl çizilir, onunla uğraşacağız. Üçgenimiz ikizkenar olduğu için çözmemiz gereken problem de kolaylaşmış oluyor. (Henüz denemedim ama çeşit kenar bir üçgende aynı problemi çalışmak çok daha zor olabilir gibi bir sezgim var.)

İşe öncelikle şekilde verilen ikizkenar ABC üçgeninin yüksekliğini bulmakla başlayalım. |BC|=:a, |AB|=|AC|=:b ve |AH|=:h olsun. O zaman yükseklik Pisagor teoreminden kolayca hesaplanılır. h=124b2a2

Üçgen ikizkenar olduğu için çevral çemberin merkezi AH doğrultusunun üstündedir ve dahi AH doğrultusu BAC açısını ikiye böler. Çevral çemberin merkezini şekilde O noktası ile gösterdik. Hatırlanacağı üzere çevral çemberin merkezinden kenarlara indirilen dikmeler, kenarları iki eşit parçaya bölüyordu. O zaman Rcos(A/2)=b/2 olur. Burada R çevral çemberin yarıçapıdır. Ama ABH üçgeninden cos(A/2)=h/b eşitliğini gözlediğimizde R=b24b2a2
olur. Ön hazırlığımızın sonuncu aşamasında iç teğet çemberin yarıçapını, r değerini, hesaplayacağız. Bunu isterseniz ABC üçgeninin toplam alanını kullanıp, ah=(2b+a)r eşitliğini çözerek kolayca yapabiliriz. (İç teğet çemberin merkezinden kenarlara indirilen dikmelerin hepsi r kadardır.) r=a2(2b+a)4b2a2

Şekilde iç teğet çemberin merkezini I noktası ile gösterdik. I noktası aynı zamanda ABC üçgeninin iç açı ortaylarının kesişim noktası olduğundan, IAH olduğu barizdir. Çizmemiz istenilen çember ikiz kenar üçgenin her iki kenarına da teğet olduğundan onun da merkezi JAH olmak zorundadır. PQD çemberinin yarıçapı ρ olsun. O zaman barizdir ki |JH|=h|OA||OJ| ya da |JH|=hR(Rρ)=h2R+ρ olur. Yine üçgenin toplam alanından gideceğiz ve ah=2bρ+a|JH| denklemini kuracağız. Bu denklemde |JH| yerine konulup ρ için çözüldüğünde ρ=2aR/(2b+a) bulunuyor. Diğer bir ifadeyle ρ=2ab2(2b+a)4b2a2

olmaktadır.

Şimdi, PQ doğru parçası AH yüksekliğini K noktasında kessin. (Şekilde bariz bir biçimde K=I olması gerektiği görülüyor ama biz bunu henüz ispatlamadık!) O zaman |HK|=|JH|+|JK| olur. |JH| uzunluğunu daha önce bulduk. |JK|=ρsin(A/2) olduğuna göre, sin(A/2)=a/2b ve daha önce bulduklarımızı kullandığımızda |HK|=h2R+ρ+ρa2b=a2(2b+a)4b2a2=r

olduğunu göstermiş oluyoruz. O zaman |HK|=|HI|=r ve I ile K noktaları aynı doğrultu üzerinde olduklarına göre I=K denkliği gösterilmiş oluyor.

Toparlayalım. İkizkenar bir üçgenin eşit kenarlarına ve çevral çemberine içten teğet bir çember çizmek için

  1. Üçgenin tepe noktasına ait açı ortay (aynı zamanda dikme ve kenar ortay) AH çizilir.
  2. İç açı ortayların kesişim noktasından, iç teğet çemberin merkezi I tespit edilir.
  3. AH doğru parçasına I noktasında dik doğrunun AB kenarını kestiği nokta P ve AC kenarını kestiği nokta Q tespit edilir.
  4. AB kenarına P noktasından çizilen dikme ile AC kenarına Q noktasından çizlen dikmenin kesişim noktası J tespit edilir.
  5. Aranılan çemberin merkezi J noktasında olup, yarıçapı ise |JP| kadardır.

Hiç yorum yok:

Yorum Gönder