Μετάβαση στο περιεχόμενο

Εγγεγραμμένος και Παρεγγεγραμμένοι κύκλοι τριγώνου

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Ο εγγεγραμμένος κύκλος και οι παρεγγεγραμμένοι κύκλοι του τριγώνου .

Στη γεωμετρία, σε ένα τρίγωνο ο εγγεγραμμένος κύκλος είναι ο κύκλος που εφάπτεται εσωτερικά στις τρεις πλευρές του. Το κέντρο του είναι το σημείο τομής των διχοτόμων του και ονομάζεται έγκεντρο του τριγώνου.[1]:80-89[2]:143-145[3]:35-36[4]:12-13

Κάθε τρίγωνο έχει επίσης τρεις παρεγγεγραμμένους κύκλους , και που εφάπτονται στις τρεις πλευρές του τριγώνου εξωτερικά αυτού. Το κέντρο του είναι το σημείο τομής της διχοτόμου της και των εξωτερικών διχοτόμων των και , και ονομάζεται παράκεντρο του τριγώνου.

Εγγεγραμμένος κύκλος

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Θεώρημα — Οι εσωτερικές διχοτόμοι ενός τριγώνου διέρχονται από το ίδιο σημείο, το έγκεντρο, το οποίο είναι το κέντρου του εγγεγραμμένου κύκλου.

Το έγκεντρο και ο εγγεγραμμένος κύκλος σε ένα οξυγώνιο, ένα ορθογώνιο και ένα αμβλυγώνιο τρίγωνο.
Απόδειξη (με ιδιότητες διχοτόμων)  

Έστω και οι διχοτόμοι των γωνιών και και το σημείο τομής τους. Από την κύρια ιδιότητα των διχοτόμων, κάθε σημείο της ισαπέχει από τις πλευρές και . Αντίστοιχα, για την .

Επομένως, το ισαπέχει από τις τρεις πλευρές του τριγώνου και άρα ανήκει και στην διχοτόμου της . Καταλήγουμε ότι είναι το σημείο τομής των διχοτόμων του τριγώνου.

  • Το έγκεντρο είναι σημείο εσωτερικό του τριγώνου.
  • Η γωνία των διχοτόμων των και είναι ίση με .[1]: 85 
  • Αν οι προβολές του στις πλευρές του τριγώνου, τότε
και .
  • Το τρίγωνο ονομάζεται το τρίγωνο Gergonne.
  • (Σημείο Gergonne) Τα ευθύγραμμα τμήματα διέρχονται από το ίδιο σημείο.[3]: 36 
  • Οι ευθείες είναι μεσοκάθετοι των πλευρών του .
  • (Σημείο Φόιερμπαχ) Ο εγγεγραμμένος κύκλος του τριγώνου εφάπτεται του κύκλου Όιλερ. Το σημείο επαφής λέγεται σημείο Φόιερμπαχ.
  • Το εμβαδόν του τριγώνου δίνεται από τον τύπο [5]:126
,
όπου είναι η ημιπερίμετρος του τριγώνου.
.
,
και από
.
.
  • (Θεώρημα Καρνό) Αν είναι οι προσημασμένες αποστάσεις του περίκεντρου από τις πλευρές του τριγώνου και η ακτίνα του περιγεγραμμένου κύκλου, τότε
.
  • Οι τριγραμμικές συντεταγμένες του έγκεντρου είναι .
  • Οι βαρυκεντρικές συντεταγμένες του έγκεντρου είναι .
  • Οι καρτεσιανές συντεταγμένες του έγκεντρου είναι
.

Παρεγγεγραμμένοι κύκλοι

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Κάθε τρίγωνο έχει τρεις παρεγγεγραμμένους κύκλους , και . Ο παρεγγεγραμμένος κύκλος έχει κέντρο το σημείο τομής των εξωτερικών διχοτόμων της γωνίας και της και της εσωτερικής διχοτόμου της . Τα σημεία που εφάπτεται ο κύκλος με τις πλευρές συμβολίζονται με αντίστοιχα.

Οι παρεγγεγραμμένοι κύκλοι του τριγώνου .
Απόδειξη  

Έστω το σημείο τομής των εξωτερικών διχοτόμων των και . Τότε, από την ιδιότητα της διχοτόμου, όλα τα σημεία ισαπέχουν από τις πλευρές της, άρα και . Επομένως, και έτσι το είναι σημείο της διχοτόμου του .

  • Τα παράκεντρα είναι σημεία εξωτερικά του τριγώνου.
  • Τα σημεία είναι συνευθειακά, καθώς και τα και .
  • Η γωνία των εξωτερικών διχοτόμων των και είναι ίση με .[1]: 85 
  • Η γωνία της εσωτερικής διχοτόμου της και της εξωτερικής διχοτόμου της είναι .[1]: 85 
  • (Σημείο Gergonne) Τα ευθύγραμμα τμήματα διέρχονται από το ίδιο σημείο.[3]: 36 
  • (Τρίγωνο Φόιερμπαχ) Οι παρεγγεγραμμένοι κύκλοι εφάπτονται του κύκλου Όιλερ του τριγώνου. Τα τρία σημεία επαφής ορίζουν το τρίγωνο Φόιερμπαχ.
  • Ισχύει ότι , και , όπου η ημιπερίμετρος.[1]: 86-87 
.
και .
  • Το εμβαδόν του τριγώνου δίνεται από τους τύπους:[3]: 45 
και
.
  • Από τον τύπο του Ήρωνα, η ακτίνα του παρεγγεγραμμένου κύκλου δίνεται από τον τύπο[6]: 139 [5]: 127 
και .
  • Επίσης, οι ακτίνες των παρεγγεγραμμένων κύκλων δίνονται από τις τριγωνομετρικές σχέσεις[7]:264[3]: 46-47 [5]: 127 
, και ,
και επίσης
, και .
  • (Σημείο Νάγκελ) Αν τα σημεία επαφής των παρεγγεγραμμένων κύκλων με κέντρα με τις πλευρές του τριγώνου, τότε τα συντρέχουν στο σημείο Νάγκελ.
  • Οι εσωτερικές διχοτόμοι του τριγώνου είναι ύψη του τριγώνου .
  • Αν η ακτίνα του περιγεγραμμένου κύκλου, τότε ισχύει ότι .[1]: 87 
  • Οι τριγραμμικές συντεταγμένες των παρακέντρων είναι , και αντίστοιχα.
  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 Ταβανλης, Χ. Επίπεδος Γεωμετρία. Αθήνα: Ι. Χιωτελη. 
  2. Τόγκας, Πέτρος Γ. (1957). Θεωρητική Γεωμετρία. Αθήνα: Πέτρου Γ. Τόγκα. 
  3. 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 Πανάκης, Ιωάννης (1974). Μαθηματικά Δ',Ε',ΣΤ' Γυμνασίου Τόμος Δεύτερος. Αθήνα: Οργανισμός Εκδόσεως Διδακτικών Βιβλίων. 
  4. Στεργίου, Χαράλαμπος (2011). Γεωμετρία για διαγωνισμούς: Τρίγωνα, τετράπλευρα, κύκλος, εγγράψιμα. Αθήνα: Σαββάλας. ISBN 9789604930357. 
  5. 5,0 5,1 5,2 5,3 Τόγκας, Πέτρος Γ. Ασκήσεις και προβλήματα τριγωνομετρίας. Αθήνα: Εκδοτικός οίκος Πέτρου Γ. Τόγκα Ο.Ε. 
  6. 6,0 6,1 Κανέλλος, Σπ. Γ. (1975). Ευκλείδειος Γεωμετρία. Αθήνα 1975: Οργανισμός Εκδόσεων Διδακτικών Βιβλίων. 
  7. 7,0 7,1 Τόγκας, Πέτρος Γ. (1957). Ευθύγραμμος τριγωνομετρία. Αθήνα: Εκδοτικός Οίκος Πέτρου Γ. Τόγκα.