Articulo de referencia

Napoleón señala

En geometría , los puntos de Napoleón son un par de puntos especiales asociados a un triángulo plano . Generalmente se cree que la existencia de estos puntos fue descubierta por...

En geometría , los puntos de Napoleón son un par de puntos especiales asociados a un triángulo plano . Generalmente se cree que la existencia de estos puntos fue descubierta por Napoleón Bonaparte , emperador de los franceses de 1804 a 1815, pero muchos han cuestionado esta creencia. [ 1 ] Los puntos de Napoleón son centros de triángulos y aparecen listados como los puntos X (17) y X (18) en la Enciclopedia de Centros de Triángulos de Clark Kimberling .

El nombre "puntos de Napoleón" también se ha aplicado a otro par de centros de triángulos, más conocidos como puntos isodinámicos . [ 2 ]

Definición de los puntos

Primer punto de Napoleón

Primer punto de Napoleón

Sea ABC un triángulo plano cualquiera . Sobre los lados BC , CA y AB del triángulo, construyamos triángulos equiláteros trazados hacia afuera : △ DBC , △ ECA y △ FAB, respectivamente. Sean X, Y y Z los centroides de estos triángulos, respectivamente. Entonces , las líneas AX, BY y CZ son concurrentes . El punto de concurrencia N₁ es el primer punto de Napoleón, o punto de Napoleón exterior, del triángulo ABC .

El triángulo XYZ se llama triángulo exterior de Napoleón de ABC . El teorema de Napoleón afirma que este triángulo es un triángulo equilátero .

En la Enciclopedia de Centros Triangulares de Clark Kimberling , el primer punto de Napoleón se denota por X (17). [ 3 ]

  • Las coordenadas trilineales de N 1 :csc(A+π6):csc(B+π6):csc(do+π6)= segundo(Aπ3):segundo(Bπ3):segundo(doπ3){\displaystyle {\begin{aligned}&\csc(A+{\tfrac {\pi }{6}}):\csc(B+{\tfrac {\pi }{6}}):\csc(C+{\tfrac {\pi }{6}})\\[2pt]=\ &\sec(A-{\tfrac {\pi }{3}}):\sec(B-{\tfrac {\pi }{3}}):\sec(C-{\tfrac {\pi }{3}})\end{aligned}}}
  • Las coordenadas baricéntricas de N 1 :acsc(A+π6):bcsc(B+π6):docsc(do+π6){\displaystyle a\csc(A+{\tfrac {\pi }{6}}):b\csc(B+{\tfrac {\pi }{6}}):c\csc(C+{\tfrac {\pi }{6}})}

Segundo punto de Napoleón

Segundo punto de Napoleón

Sea ABC un triángulo plano cualquiera . Sobre los lados BC, CA y AB del triángulo, construyamos triángulos equiláteros trazados hacia adentro : △ DBC , △ ECA y △ FAB, respectivamente. Sean X, Y y Z los centroides de estos triángulos, respectivamente. Entonces , las líneas AX, BY y CZ son concurrentes. El punto de concurrencia N₂ es el segundo punto de Napoleón, o punto de Napoleón interior, de ABC .

El triángulo XYZ se denomina triángulo de Napoleón interior del triángulo ABC . El teorema de Napoleón afirma que este triángulo es equilátero.

En la Enciclopedia de Centros Triangulares de Clark Kimberling, el segundo punto de Napoleón se denota por X (18). [ 3 ]

  • Las coordenadas trilineales de N 2 :csc(Aπ6):csc(Bπ6):csc(doπ6)= segundo(A+π3):segundo(B+π3):segundo(do+π3){\displaystyle {\begin{aligned}&\csc(A-{\tfrac {\pi }{6}}):\csc(B-{\tfrac {\pi }{6}}):\csc(C-{\tfrac {\pi }{6}})\\[2pt]=\ &\sec(A+{\tfrac {\pi }{3}}):\sec(B+{\tfrac {\pi }{3}}):\sec(C+{\tfrac {\pi }{3}})\end{aligned}}}
  • Las coordenadas baricéntricas de N 2 :acsc(Aπ6):bcsc(Bπ6):docsc(doπ6){\displaystyle a\csc(A-{\tfrac {\pi }{6}}):b\csc(B-{\tfrac {\pi }{6}}):c\csc(C-{\tfrac {\pi }{6}})}

Dos puntos estrechamente relacionados con los puntos de Napoleón son los puntos de Fermat-Torricelli ( X (13) y X (14) del ETC). Si en lugar de trazar líneas que unan los centroides de los triángulos equiláteros con sus respectivos vértices, ahora se trazan líneas que unan los vértices de los triángulos equiláteros con sus respectivos vértices, las tres líneas resultantes son nuevamente concurrentes. Estos puntos de concurrencia se denominan puntos de Fermat-Torricelli, a veces denotados como F₁ y F₂ . La intersección de la línea de Fermat (es decir, la línea que une los dos puntos de Fermat-Torricelli) y la línea de Napoleón (es decir, la línea que une los dos puntos de Napoleón) es el punto simediano del triángulo ( X (6) del ETC ).

Generalizaciones

Los resultados relativos a la existencia de los puntos de Napoleón pueden generalizarse de diferentes maneras. Para definir los puntos de Napoleón, partimos de triángulos equiláteros trazados sobre los lados del triángulo ABC y consideramos los centros X, Y, Z de estos triángulos. Estos centros pueden interpretarse como los vértices de triángulos isósceles erigidos sobre los lados del triángulo ABC con ángulos de la base iguales a π /6 (30 grados). Las generalizaciones buscan determinar otros triángulos que, al erigidos sobre los lados del triángulo ABC , tengan líneas concurrentes que unan sus vértices externos con los vértices del triángulo ABC .

Triángulos isósceles

Un punto sobre la hipérbola de Kiepert.
Hipérbola de Kiepert del triángulo ABC . La hipérbola pasa por los vértices A, B, C , el ortocentro O y el centroide G del triángulo.

Esta generalización afirma lo siguiente: [ 4 ]

Si los tres triángulos XBC , △ YCA , △ ZAB , construidos sobre los lados del triángulo dado ABC como bases, son semejantes , isósceles y están situados de forma similar, entonces las líneas AX , BY , CZ concurren en un punto N .

Si el ángulo base común es θ , entonces los vértices de los tres triángulos tienen las siguientes coordenadas trilineales. incógnita=pecadoθ:pecado(do+θ):pecado(B+θ)Y=pecado(do+θ):pecadoθ:pecado(A+θ)Z=pecado(B+θ):pecado(A+θ):pecadoθ{\displaystyle {\begin{array}{rccccc}X=&-\sin \theta &:&\sin(C+\theta )&:&\sin(B+\theta )\\Y=&\sin(C+\theta )&:&-\sin \theta &:&\sin(A+\theta )\\Z=&\sin(B+\theta )&:&\sin(A+\theta )&:&-\sin \theta \end{array}}}

Las coordenadas trilineales de N son csc(A+θ):csc(B+θ):csc(do+θ){\displaystyle \csc(A+\theta):\csc(B+\theta):\csc(C+\theta)}

Algunos casos especiales resultan interesantes.

Además, el lugar geométrico de N cuando el ángulo base θ varía entre − π /2 y π /2 es la cónica.

pecado(Bdo)incógnita+pecado(doA)y+pecado(AB)z=0.{\displaystyle {\frac {\sin(BC)}{x}}+{\frac {\sin(CA)}{y}}+{\frac {\sin(AB)}{z}}=0.}

Esta cónica es una hipérbola rectangular y se llama hipérbola de Kiepert en honor a Ludwig Kiepert (1846–1934), el matemático que descubrió este resultado. [ 4 ] Esta hipérbola es la única cónica que pasa por los cinco puntos A, B, C, G, O.

Triángulos semejantes

Generalización del punto de Napoleón: Un caso especial

Los tres triángulos XBC , △ YCA , △ ZAB erigidos sobre los lados del triángulo ABC no necesitan ser isósceles para que las tres líneas AX, BY, CZ sean concurrentes. [ 5 ]

Si se construyen triángulos semejantes XBC , △ AYC , △ ABZ hacia afuera en los lados de cualquier triángulo △ ABC entonces las líneas AX, BY, CZ son concurrentes.

Triángulos arbitrarios

La concurrencia de las líneas AX, BY, CZ se mantiene incluso en condiciones mucho más laxas. El siguiente resultado establece una de las condiciones más generales para que las líneas AX, BY, CZ sean concurrentes. [ 5 ]

Si los triángulos XBC , △ YCA , △ ZAB se construyen hacia afuera en los lados de cualquier triángulo ABC de tal manera que

doBincógnita=ABZ,AdoY=Bdoincógnita,BAZ=doAY;{\displaystyle \angle CBX=\angle ABZ,\quad \angle ACY=\angle BCX,\quad \angle BAZ=\angle CAY;}

Entonces las líneas AX, BY, CZ son concurrentes.

El punto de concurrencia se conoce como punto de Jacobi .

Una generalización del punto de Napoleón

Historia

Coxeter y Greitzer enuncian el teorema de Napoleón de la siguiente manera: Si se construyen triángulos equiláteros externamente sobre los lados de cualquier triángulo, sus centros forman un triángulo equilátero . Observan que Napoleón Bonaparte tenía cierta inclinación por las matemáticas y un gran interés en la geometría. Sin embargo, dudan de que Napoleón supiera suficiente geometría como para descubrir el teorema que se le atribuye. [ 1 ]

La primera aparición documentada del resultado plasmado en el teorema de Napoleón se encuentra en un artículo publicado en The Ladies' Diary en 1825. The Ladies' Diary era una revista anual que circuló en Londres desde 1704 hasta 1841. El resultado apareció como parte de una pregunta planteada por W. Rutherford, de Woodburn.

VII. Pregunta (1439); por el Sr. W. Rutherford, Woodburn. " Describe triángulos equiláteros (con vértices todos hacia afuera o todos hacia adentro) sobre los tres lados de cualquier triángulo ABC: entonces las líneas que unen los centros de gravedad de esos tres triángulos equiláteros constituirán un triángulo equilátero. Se requiere una demostración. "

Sin embargo, en esta pregunta no se hace referencia a la existencia de los llamados puntos de Napoleón. Christoph J. Scriba , historiador alemán de las matemáticas , estudió el problema de atribuir los puntos de Napoleón a Napoleón en un artículo publicado en Historia Mathematica . [ 6 ]

Véase también

Referencias

  1. 1 2 Coxeter, HSM ; Greitzer, SL (1967). Geometría revisitada . Asociación Matemática de América. págs. 61–64 . 
  2. Rigby, JF (1988). "Napoleón revisitado". Journal of Geometry . 33 ( 1– 2): 129– 146. doi : 10.1007/BF01230612 . MR 0963992 . S2CID 189876799 .  
  3. 1 2 Kimberling, Clark. "Enciclopedia de centros triangulares" . Consultado el 2 de mayo de 2012 .
  4. 1 2 Eddy, RH; Fritsch, R. (junio de 1994). "Las cónicas de Ludwig Kiepert: una lección completa sobre la geometría del triángulo" (PDF) . Mathematics Magazine . 67 (3): 188–205 . doi : 10.2307/2690610 . JSTOR 2690610. Recuperado el 26 de abril de 2012 . 
  5. 1 2 de Villiers, Michael (2009). Algunas aventuras en geometría euclidiana . Aprendizaje dinámico de matemáticas. págs. 138–140 . ISBN  9780557102952.
  6. ^ Scriba, Christoph J (1981). "¿Wie kommt 'Napoleons Satz' zu seinem Namen?" . Historia Matemática . 8 (4): 458– 459. doi : 10.1016/0315-0860(81)90054-9 .

Lecturas adicionales

  • Stachel, Hellmuth (2002). "El teorema de Napoleón y generalizaciones a través de aplicaciones lineales" (PDF) . Contribuciones al álgebra y la geometría . 43 (2): 433– 444. Recuperado el 25 de abril de 2012 .
  • Grünbaum, Branko (2001). "Un pariente del "teorema de Napoleón"" (PDF) . Geombinatorics . 10 : 116– 121 . Consultado el 25 de abril de 2012 .
  • Katrien Vandermeulen y  otros. "¿Napoleón, un matemático  ?" . Matemáticas para Europa. Archivado del original el 30 de agosto de 2012. Consultado el 25 de abril de 2012 .
  • Bogomolny, Alexander . "El teorema de Napoleón" . ¡Corta el nudo! Una columna interactiva que utiliza applets de Java . Consultado el 25 de abril de 2012 .
  • "El Teorema de Napoleón y los Puntos de Napoleón" . Archivado del original el 21 de enero de 2012. Consultado el 24 de abril de 2012 .
  • Weisstein, Eric W. "Puntos Napoleón" . De MathWorld—Un recurso web de Wolfram . Recuperado el 24 de abril de 2012 .
  • Philip LaFleur. "Teorema de Napoleón" (PDF) . Archivado del original (PDF) el 7 de septiembre de 2012. Consultado el 24 de abril de 2012 .
  • Wetzel, John E. (abril de 1992). "Conversos del teorema de Napoleón" (PDF) . Archivado del original (PDF) el 29 de abril de 2014. Recuperado el 24 de abril de 2012 .