Introducción
En la entrada puntos nobles del triangulo, vimos que las medianas de un triangulo concurren en un punto, al que llamamos centroide, y que este punto tiene la propiedad de trisecar a las medianas. En esta entrada estudiaremos algunas propiedades más de las medinas y el centroide.
Medianas como los lados de un triángulo
Teorema 1. Si con las medianas de un triángulo dado construimos otro triangulo, entonces cada mediana del triángulo construido es igual a tres cuartos uno de los lados del triángulo dado.
Demostración. Sean
Construimos
Lo anterior implica que
Como las diagonales de
Sea
Por lo anterior tenemos que
Dado que
Con una construcción similar podemos ver que las otras medianas de
Observación. Notemos que si seguimos este proceso de construir triángulos con las medianas del triángulo anterior obtenemos dos grupos de triángulos semejantes, un grupo conformado por el primer, el tercer, el quinto triángulo etc. En el otro grupo estarían el segundo, el cuarto triángulo … ambos con razón de semejanza
Corolario 1. El área de un triángulo construido con las medianas de un triángulo dado, es igual a tres cuartos el área del triángulo dado.
Demostración. El área de
Por lo tanto,
Construcciones
Problema 1. Construir un triángulo dadas las longitudes de sus medianas
Por el teorema 1, sabemos que las medianas del triángulo cuyos lados son
Para encontrar las medianas del triángulo con lados
Después, multiplicamos cada valor obtenido por
Problema 2. Dados una circunferencia y un punto dentro de esta, es posible inscribir en la circunferencia una infinidad de triángulos que tienen como centroide el punto dado.
Demostración. Sean
Si
En
Notemos que
Entonces hay dos posibilidades, que la homotecia de
Finalmente, notemos que no es posible que la homotecia de
Una propiedad del centroide
Lema. Sea
Demostración. Supongamos que
Ahora consideremos
Por otro lado, para ambos triángulos,
Por lo tanto,
Recíprocamente supongamos que
Por lo tanto,
Teorema 2. Sea
Demostración. Supongamos que
Proposición 1. Sean
Demostración. Por el teorema 3,
De manera análoga tenemos que
Notemos que en
Recordemos que podemos calcular el área de
Ahora calculamos
De lo anterior se sigue que
Distancia entre el centroide y el circuncentro
Teorema 3. Sean
Demostración. Consideremos
Por lo tanto,
Sumando las tres expresiones y recordando que
Ahora aplicamos el teorema de Apolonio a
Por lo tanto,
Proposición 2. La suma de los cuadrados de las distancias del centroide de un triángulo a sus vértices es igual a un tercio la suma de los cuadrados de los lados del triángulo.
Demostración. Sea
Por lo tanto,
Corolario 2. La distancia entre el centroide
Demostración. Por el teorema 3 y la proposición 2 tenemos lo siguiente
Despejando
Más adelante…
En la siguiente entrada estudiaremos algunas propiedades de un triangulo especial asociado a un triangulo dado, aquel que tiene como vértices los puntos medios del triangulo dado. Esto nos permitirá mostrar que el ortocentro, el centroide y el circuncentro de un triángulo siempre son colineales.
Tarea moral
A continuación hay algunos ejercicios para que practiques los conceptos vistos en esta entrada. Te será de mucha utilidad intentarlos para entender más la teoría vista.
- Construye un triángulo dados dos vértices y el centroide.
- Prueba que en un triángulo la recta que une el punto medio de una de sus medianas con uno de los vértices del triángulo triseca el lado opuesto al vértice considerado.
- Muestra que las medianas de un triángulo dividen al triangulo en seis triángulos que tienen la misma área.
- Demuestra que en un triangulo,
entre cualesquiera dos de sus medianas la menor de ellas biseca al lado mas grande, si dos de sus medianas son iguales entonces el triangulo es isósceles. - Sean
y , , sus medianas, muestra que . - Sea
con medianas , y , sean y , muestra que .
Entradas relacionadas
- Ir a Geometría Moderna I.
- Entrada anterior del curso: Desigualdades geométricas.
- Siguiente entrada del curco: Triángulo medial y recta de Euler.
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Fuentes
- Altshiller, N., College Geometry. New York: Dover, 2007, pp 65-71.
- Gomez, A. y Bulajich, R., Geometría. México: Instituto de Matemáticas, 2002, pp 80-84.
- Posamentier, A. y Salkind, C; Challenging Problems in Geometry. New York: Dover, 1996, pp 14.
Agradecimientos
Trabajo realizado con el apoyo del Programa UNAM-DGAPA-PAPIME PE104522 «Hacia una modalidad a distancia de la Licenciatura en Matemáticas de la FC-UNAM – Etapa 2»