ESERCITAZIONI

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Lista dei problemi

13. Testo dell'esercizio

Nel triangolo ABC, i segmenti PQ, RS e TU sono paralleli ai lati AB, BC e CA, rispettivamente, e si intersecano nei punti X, Y e Z, come mostrato in figura.
Determinare l'area di ABC se ciascuno dei segmenti PQ, RS e TU divide l'area di ABC in due parti equivalenti e se l'area del triangolo XYZ č una unitā.
La risposta deve essere data nella forma latex: a + b\sqrt 2 dove a e b sono numeri interi positivi.

Tratto da: International Mathematical Talent Search
Round 38 - problema 5

13. Risoluzione

Se un segmento PQ è parallelo al lato AB di un triangolo e lo divide in due parti equivalenti, allora, poichè la parte triangolare PQC è simile al triangolo ABC, il rapporto di similitudine deve soddisfare la seguente relazione con le aree dei triangoli

latex: \large \varrho^2 = \frac{\mathcal{A}_{PQC}}{\mathcal{A}_{ABC}}

Poichè il rapporto tra le aree deve essere uguale a latex: \large \frac{1}{2} allora deve essere latex: \large \varrho = \frac{\sqrt[]{2}}{2}

Poichè lo stesso succede con gli altri lati TU ed SR, allora i triangoli PQC, UTB e ARS, essendo simili ad ABC con lo stesso rapporto, sono congruenti, e perciò AR=UB=PQ.

Detto AB = a, deve essere latex: AR = UB = PQ = \frac{\sqrt{2}}{2}\text{a}

Di conseguenza, latex: PX = AU = YQ = RB = \left( 1 - \frac{\sqrt[]{2}}{2} \right) \text{a}.

Ne segue che latex:  XY = PQ - PX - YQ = \left(\frac{3\sqrt[]{2}}{2} - 2 \right) \text{a}.

E quindi latex: \frac{3\sqrt[]{2}}{2} - 2 è il rapporto di similitudine tra i triangoli XYZ e ABC.

Ne segue che tra le aree si ha latex: \large \left( \frac{3\sqrt[]{2}}{2} - 2 \right)^2 = \frac{\mathcal{A}_{XYZ}}{\mathcal{A}_{ABC}}

Poichè l'area del triangolo XYZ è una unità, allora si ha latex: \large \mathcal{A}_{ABC} = \frac{1}{\left( \frac{3\sqrt[]{2}}{2} - 2 \right)^2}=\frac{1}{\left( \frac{3\sqrt[]{2}}{2} - 2 \right)^2} \cdot \frac{\left( \frac{3\sqrt[]{2}}{2} + 2 \right)^2}{\left( \frac{3\sqrt[]{2}}{2} + 2 \right)^2}= 34+24\sqrt[]{2} \approx 68

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