Introducción
En la entrada anterior hablamos de la noción de potencia de un punto con respecto a una circunferencia. Lo que haremos ahora es tomar dos circunferencias y preguntarnos por los puntos cuya potencia a ellas coincide. Esto nos llevará a estudiar la noción de eje radical de las circunferencias.
A grandes rasgos, definiremos qué es el eje radical. Luego, mostraremos que es una recta muy específica. Después de hacer eso, estudiaremos qué sucede si tenemos tres circunferencias. Finalmente, hablaremos un poco de cómo dibujar el eje radical de dos circunferencias.
Eje radical de 2 circunferencias
La definición que nos interesa estudiar ahora es el conjunto de puntos del plano cuyas potencias a dos circunferencias coincide. La siguiente definición formaliza esto.
Definición. El eje radical de dos circunferencias no concéntricas
Ejemplo. Supongamos que tenemos dos circunferencias
El eje radical es una recta
En esta sección demostraremos el siguiente teorema.
Teorema. Sean
La demostración de este teorema la dividiremos en las siguientes partes:
- Probar que existe al menos un punto
en el eje radical. - Mostrar que la proyección
de dicho punto a la recta también está en el eje radical. - Ver que todo punto en la perpendicular a
por está en el eje radical. - Mostrar que no existen otros puntos en el eje radical más allá de los ya localizados.
Veamos cada uno de estos puntos como una proposición por separado.
Proposición. Sean
Demostración. Vamos a dar una construcción explícita para encontrar un punto en el eje radical de
Para ello, tracemos una tercera circunferencia
Llamamos
Las siguientes cuentas muestran que
Por lo anterior, en efecto existe al menos un punto en el eje radical.
Ahora veremos que la proyección de un punto equipotente en la recta de los centros también es un punto equipotente.
Proposición. Sean
Demostración. Sean
Queremos demostrar que
Tracemos los segmentos
Por Pitágoras se sigue que
Al sustituir en
Cancelando
Ahora veremos que todos los puntos en la perpendicular por
Proposición. Sean
Demostración. A la perpendicular del enunciado la llamaremos
Para ello, trazamos
Como los triángulos
Usando las igualdades anteriores y que
Por lo tanto, todo punto
Ya sólo nos falta ver que no hay más puntos equipotentes.
Proposición. Sean
Demostración. Primero veremos que el único punto en
Restando a esta ecuación la ecuación
Tenemos que
Como
de donde sale la cuarta igualdad de la siguiente cadena:
Obtenemos que
Para finalizar, supongamos que existe un punto
Los ejes radicales por parejas de 3 circunferencias son concurrentes
Si tenemos tres circunferencias, entonces definen tres ejes radicales. Estos tres ejes radicales siempre concurren.
Teorema. Sean
Demostración. Consideremos 3 circunferencias
Llamamos
Construcción del eje radical
¿Cómo podemos dibujar el eje radical de dos circunferencias no concéntricas
Dibujemos una circunferencia
Más adelante…
Se seguirá abordando el tema de potencia de un punto y el eje radical con respecto a las circunferencias ortogonales.
Al final de los temas de esta primera unidad se dejará una serie de ejercicios.
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