ESERCITAZIONI

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Lista dei problemi

15. Testo dell'esercizio

In un triangolo ABC, i punti D, E ed F sono presi sui lati BC, CA e AB, rispettivamente, in modo che

latex: \large \frac{BD}{DC}=\frac{CE}{EA}=\frac{AF}{FB}=2

Dimostrare che il triangolo formato dai degmenti AD, BE e CF ha area latex: \large \frac{1}{7} dell'area del triangolo ABC.

Tratto da: Notes on Euclidean Geometry Kiran Kedlaya 1999
Problema 3 per la Sezione 1.1, pag. 2

15. Risoluzione

Tracciamo da B la parallela a CF ed indichiamo con Q il punto in cui tale retta interseca la semiretta AD.
Sia A l'area del triangolo ABC e siano x, y, z e w le aree dei poligoni, come indicato della figura.
Si hanno le seguenti relazioni:
latex: \large z=4x (i triangoli BQD e CDG sono simili con rapporto 2)
latex: \large x+y=\frac{1}{3}A (il triangolo CBF ha base 1/3 e stessa altezza del triangolo ABC)
latex: \large w+y=\frac{2}{3}A (il triangolo ABD ha base 2/3 e stessa altezza del triangolo ABC)
latex: \large w=\frac{4}{9}\left(w+y+x\right) (i triangoli AGF e AQB sono simili con rapporto 2/3).
Eliminando da queste uguaglianze y, z e w, si ottiene latex: \large x=\frac{1}{21}A.
La stessa area hanno, ovviamente, anche i triangoli LBF e EAH.
L'area del triangolo HGL si ottiene per sottrazione:

latex: \large \mathcal{A}_{\small\text{HGL}}=\mathcal{A}_{\small\text{ABC}}-\left(\mathcal{A}_{\small\text{BCF}}+\mathcal{A}_{\small\text{BAE}}+\mathcal{A}_{\small\text{ACD}}\right)+\left(\mathcal{A}_{\small\text{CDG}}+\mathcal{A}_{\small\text{BFL}}+\mathcal{A}_{\small\text{AEH}}\right)

latex: \large \mathcal{A}_{\small\text{HGL}}=A-3\frac{1}{3}{A}+3\frac{1}{21}A=\frac{1}{7}A


E' pervenuta una ulteriore dimostrazione, che utilizza equiscomposizione e similitudine si veda il file pdf


Per una generalizzazione a latex: \large \frac{BD}{DC}=\frac{CE}{EA}=\frac{AF}{FB}=\varrho si veda il file pdf


Una dimostrazione che utilizza direttamente l'equiscomposizione del triangolo in sette parti equivalenti, si veda il file pdf

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