187. Distancies.
by Virgil Nicula, Dec 10, 2010, 8:02 PM
Distanta intre doua puncte remarcabile ale unui triunghi.
Consideram un triunghi fix
si vom caracteriza pozitia unui punct oarecare
din planul triunghiului dat in raport cu acesta.
Notam produsul scalar
al vectorilor
,
Reamintim doua relatii metrice utile din geometria sintetica in exprimare vectoriala :
Relatia lui Pitagora generalizata.
, unde 
Relatia lui Stewart.
Lema. Pentru orice
exista si este unic tripletul ordonat
astfel incat 
In acest caz vom spune ca punctul
are coordonatele baricentrice
in raport cu
si vom scrie 
Observatii.
Daca
, atunci pentru orice punct
exista relatia 
Un punct
are coordonatele baricentrice
in raport cu triunghiul 
and 
Daca
si
, atunci 
Daca
si
, atunci
Intr-adevar, aplicam relatia Stewart
cevienei
in


Coordonatele baricentrice ale unor puncte remarcabile in raport cu triunghiul 
Centrul de greutate
Incentrul
- Exincentrul
etc ;
Punctul lui Nagel
Punctul lui Gergonne 
Ortocentrul
Circumcentrul 
Centrul simedian (Lemoine)
unde 
Teorema 1. Puterea punctului
fata de cercul
este 
Observatii.

Puterile unor puncte remarcabile in raport cu circumcercul
al triunghiului 




Teorema 2. 
Teorema lui Leibniz. Pentru orice punct
avem :
Observatii.
(inegalitatea Klamkin).
Ilustram teorema lui Leibniz si inegalitatea lui Klamkin prin cateva situatii particulare.
De exemplu, 
De exemplu, 

Teorema 3. Distanta intre punctele
, unde
este data de relatia
![$ \boxed {\ M_1M_2^2=-\left[\left(y_1-y_2\right)\left(z_1-z_2\right)a^2+\left(z_1-z_2\right)\left(x_1-x_2\right)b^2+\left(x_1-x_2\right)\left(y_1-y_2\right)c^2\right]\ }\ .$](//latex.artofproblemsolving.com/8/7/7/877ab2f85526c60eb16941530f020455c146e8d2.png)
Example. If the point
is the Mittenpunkt's point of
, then
and
.
Problema propusa. Consideram doua puncte
,
astfel incat dreapta
nu traverseaza triunghiul
.
Sa se arate ca
(vezi aici ).
==========================================================================
Bibliografie. Geometrie plana (sintetica, vectoriala, analitica). Culegere de probleme , Editura GIL, Zalau, 2002.
Consideram un triunghi fix


Notam produsul scalar



Relatia lui Pitagora generalizata.


Relatia lui Stewart.





In acest caz vom spune ca punctul




Observatii.








![$ \boxed {\begin{array}{c}
\frac {|x|}{[PBC]}=\frac {|y|}{[PCA]}=\frac {|z|}{[PAB]}\\\\
x+y+z=1\end{array}}$](http://latex.artofproblemsolving.com/f/4/1/f41961946d978e68f66985c76eabb53a49c9ff15.png)









cevienei







Centrul de greutate




Punctul lui Nagel


Ortocentrul


Centrul simedian (Lemoine)






Quote:
Demonstratie. Fie
si
Asadar

Insa
Deci 
Insa
si din relatia
aplicata cevienei
se obtine :
deoarece 













Observatii.
















Quote:
Demonstratie. Pentru
in identitatea
obtinem 
Realizam produsul scalar

Asadar,

In concluzie,
Acum suntem pregatiti sa dam teorema fundamentala a distantei.



Realizam produsul scalar












Quote:
Metoda I. Aplicam relatia Pitagora generalizata ;

deoarece
si 
Metoda II. Se stie ca
Aplicam relatia
cevienelor din triunghiurilor mentionate :







Metoda II. Se stie ca




![$ MP^2=x\cdot MA^2+ y\cdot MB^2+z\cdot MC^2-\frac {yza^2}{y+z}-x\cdot \left[zb^2+yc^2-\frac {yza^2}{y+z}\right]=$](http://latex.artofproblemsolving.com/1/5/0/150b2764b8fbdefae0f5aff789c18bbf5312fea0.png)


Observatii.






![$ OH^2=9\cdot OG^2=9R^2+ 2\cdot\left[r(4R+r)-p^2\right]\ ,\ O\Gamma^2=$](http://latex.artofproblemsolving.com/5/3/7/53717b1bbbc058e790c1d4913a92fe33f08f7df5.png)




![$ \boxed {\ M_1M_2^2=-\left[\left(y_1-y_2\right)\left(z_1-z_2\right)a^2+\left(z_1-z_2\right)\left(x_1-x_2\right)b^2+\left(x_1-x_2\right)\left(y_1-y_2\right)c^2\right]\ }\ .$](http://latex.artofproblemsolving.com/8/7/7/877ab2f85526c60eb16941530f020455c146e8d2.png)
Example. If the point


![$\left\{\begin{array}{c}
MI^2=\frac{4R\left[(R+r)p^2-16R^2r-r^3-8r^2R\right]}{(4R+r)^2}\\\\
MO^2=\frac{R\left[2(r-2R)p^2r+16R^3+8R^2r+r^2R\right]}{(4R+r)^2}\\\\
MH^2=\frac{(2R+r)^2(16R^2+8Rr+r^2-3p^2)}{(4R+r)^2}\end{array}\right\|$](http://latex.artofproblemsolving.com/7/a/1/7a100621df84932bf16875f4b2adfcf272061bc2.png)

Problema propusa. Consideram doua puncte




Sa se arate ca
![$ P(x,y,z)\ \implies\ x\cdot [AEF] + y\cdot [BEF] + z\cdot [CEF] = [PEF]$](http://latex.artofproblemsolving.com/7/c/8/7c8297adb30e1a8339deb9221752aca67f1c4f7f.png)
==========================================================================
Bibliografie. Geometrie plana (sintetica, vectoriala, analitica). Culegere de probleme , Editura GIL, Zalau, 2002.
This post has been edited 30 times. Last edited by Virgil Nicula, Nov 22, 2015, 6:25 PM