25. KONFERENCE O GEOMETRII A POČÍTAČOVÉ GRAFICE

Podobné dokumenty
Trojúhelník. Jan Kábrt

Různostranný (obecný) žádné dvě strany nejsou stějně dlouhé. Rovnoramenný dvě strany (ramena) jsou stejně dlouhé, třetí strana je základna

1.1 Základní pojmy prostorové geometrie. Předmětem studia prostorové geometrie je prostor, jehož prvky jsou body. Další

Trojúhelník. MATEMATIKA pro 1. ročníky tříletých učebních oborů. Ing. Miroslav Čapek srpen 2011

February 05, Čtyřúhelníky lichoběžníky.notebook. 1. Vzdělávací oblast: Matematika a její aplikace

Projekt: ŠKOLA RADOSTI, ŠKOLA KVALITY Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/ EU PENÍZE ŠKOLÁM

Patří mezi tzv. homotetie, tj. afinní zobrazení, která mají všechny směry samodružné.

Užití stejnolehlosti v konstrukčních úlohách

PLANIMETRIE. Mgr. Zora Hauptová TROJÚHELNÍK VY_32_INOVACE_MA_1_04

PLANIMETRIE úvodní pojmy

TROJÚHELNÍK 180. Definice. C neleží v přímce. Potom trojúhelníkem ABC nazveme průnik polorovin ABC, BCA, Nechť body. Viz příloha: obecny_trojuhelnik

Syntetická geometrie I

Modelové úlohy přijímacího testu z matematiky

Univerzita Karlova v Praze Pedagogická fakulta

Kapitola 5. Seznámíme se ze základními vlastnostmi elipsy, hyperboly a paraboly, které

Modelové úlohy přijímacího testu z matematiky

Omezíme se jen na lomené čáry, jejichž nesousední strany nemají společný bod. Jestliže A 0 = A n (pro n 2), nazývá se lomená čára uzavřená.

MATEMATIKA. Problémy a úlohy, v nichž podrobujeme geometrický objekt nějaké transformaci

Zajímavé matematické úlohy

Elementární plochy-základní pojmy

Metrické vlastnosti v prostoru

GEODETICKÉ VÝPOČTY I.

Pracovní listy MONGEOVO PROMÍTÁNÍ

Klíčová slova: Phytagorova věta, obsahy a obvody rovinných útvarů, úhlopříčky a jejich vlastnosti, úhly v rovinných útvarech, převody jednotek

9. Planimetrie 1 bod

ICT podporuje moderní způsoby výuky CZ.1.07/1.5.00/ Matematika planimetrie. Mgr. Tomáš Novotný

Klíčová slova: Phytagorova věta, obsahy a obvody rovinných útvarů, úhlopříčky a jejich vlastnosti, úhly v rovinných útvarech, převody jednotek

Trojúhelníky. a jejich různé středy. Součet vnitřních úhlů trojúhelníku = 180 neboli π radiánů.

Několik úloh z geometrie jednoduchých těles

Klíčová slova: Phytagorova věta, obsahy a obvody rovinných útvarů, úhlopříčky a jejich vlastnosti, úhly v rovinných útvarech, převody jednotek

Syntetická geometrie I

Konstruktivní geometrie

Rozpis výstupů zima 2008 Geometrie

Úlohy domácího kola kategorie B

6 Planimetrie. 6.1 Trojúhelník. body A, B, C vrcholy trojúhelníku. vnitřní úhly BAC = α, ABC = β, BCA = γ. konvexní (menší než 180º)

GYMNÁZIUM CHEB SEMINÁRNÍ PRÁCE

11. VEKTOROVÁ ALGEBRA A ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ

n =5, potom hledejte obecný vztah. 4.5 Mnohoúhelníky PŘÍKLAD 4.2. Kolik úhlopříček má n úhelník? Vyřešte nejprve pro Obrázek 28: Tangram

Řešení geometrické úlohy spočívá v nalezení geometrického útvaru (útvarů) daných vlastností.

Je-li dána hranolová nebo jehlanová plocha s podstavou v rovině σ a rovina řezu ρ:

KONSTRUKTIVNÍ GEOMETRIE

Mgr. Monika Urbancová. a vepsané trojúhelníku

STEREOMETRIE 9*. 10*. 11*. 12*. 13*

11. VEKTOROVÁ ALGEBRA A ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ. u. v = u v + u v. Umět ho aplikovat při

Trojúhelník - určují tři body které neleţí na jedné přímce. Trojúhelník je rovněţ moţno povaţovat za průnik tří polorovin nebo tří konvexních úhlů.

JAK NA HYPERBOLU S GEOGEBROU

Vedlejší a vrcholové úhly

- shodnost trojúhelníků. Věta SSS: Věta SUS: Věta USU:

Fotbalový míč má tvar mnohostěnu složeného z pravidelných pětiúhelníků a z pravidelných šestiúhelníků.

FAKULTA STAVEBNÍ VUT V BRNĚ PŘIJÍMACÍ ŘÍZENÍ PRO AKADEMICKÝ ROK

= prostorová geometrie, geometrie v prostoru část M zkoumající vlastnosti prostor. útvarů vychází z tzv. axiómů, využívá věty

Mnohostěny. In: Stanislav Horák (author): Mnohostěny. (Czech). Praha: Mladá fronta, pp

DIDAKTIKA MATEMATIKY

5 Pappova věta a její důsledky

9.5. Kolmost přímek a rovin

SHODNÁ ZOBRAZENÍ V ROVINĚ GEOMETRICKÁ ZOBRAZENÍ V ROVINĚ SHODNÁ ZOBRAZENÍ

Čtyřúhelník. O b s a h : Čtyřúhelník. 1. Jak definovat čtyřúhelník základní vlastnosti. 2. Názvy čtyřúhelníků Deltoid Tětivový čtyřúhelník

Polibky kružnic: Intermezzo

Výukový materiál zpracován v rámci oblasti podpory 1.5 EU peníze středním školám

CVIČNÝ TEST 43. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 13 IV. Záznamový list 15

(4x) 5 + 7y = 14, (2y) 5 (3x) 7 = 74,

Vzorce počítačové grafiky

Definice 3. Kruhová inverze určená kružnicí ω(s, r) (viz Obr. 6) je zobrazení, které každému bodu X S přiřadí bod X tímto způsobem:

Základní geometrické tvary

Projekt OPVK - CZ.1.07/1.1.00/ Matematika pro všechny. Univerzita Palackého v Olomouci

} Vyzkoušej všechny povolené možnosti.

Geometrie trojúhelníka

CVIČNÝ TEST 40. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 13 IV. Záznamový list 15

Úsečka spojující sousední vrcholy se nazývá strana, spojnice nesousedních vrcholů je úhlopříčka mnohoúhelníku.

Seznam pomůcek na hodinu technického kreslení

Shodná zobrazení. bodu B ležet na na zobrazené množině b. Proto otočíme kružnici b kolem

3 Geometrie ve škole. krychle a její obrázek, koule a její stín, průměty trojrozměrného útvaru do roviny

A[a 1 ; a 2 ; a 3 ] souřadnice bodu A v kartézské soustavě souřadnic O xyz

3) Vypočtěte souřadnice průsečíku dané přímky p : x = t, y = 9 + 3t, z = 1 + t, t R s rovinou ρ : 3x + 5y z 2 = 0.

Deskriptivní geometrie 2

10. Analytická geometrie kuželoseček 1 bod

KRUŽNICE, KRUH, KULOVÁ PLOCHA, KOULE

Matematika 1 MA1. 1 Analytická geometrie v prostoru - základní pojmy. 4 Vzdálenosti. 12. přednáška ( ) Matematika 1 1 / 32

Pojmy: stěny, podstavy, vrcholy, podstavné hrany, boční hrany (celkem hran ),

Nejprve si připomeňme z geometrie pojem orientovaného úhlu a jeho velikosti.

1.4.6 Stavba matematiky, důkazy

Vzdělávací obsah vyučovacího předmětu

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

Trojpoměr v geometrii

prostorová definice (viz obrázek vlevo nahoře): elipsa je průsečnou křivkou rovinného

Test Zkušební přijímací zkoušky

Výukový materiál zpracovaný v rámci projektu Výuka moderně Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/

Analytická geometrie lineárních útvarů

Další plochy technické praxe

ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ V ROVINĚ

Maturitní nácvik 2008/09

Digitální učební materiál

Sčítání a odčítání Jsou-li oba sčítanci kladní, znaménko výsledku je = + 444

8 Podobná (ekviformní) zobrazení v rovině

Geometrie trojúhelníka Martin Töpfer

Obrázek 101: Podobné útvary

GEOMETRIE PLANIMETRIE Úlohy k rozvoji geometrické představivosti Úlohy početní. Růžena Blažková

3. jarní série. Stereometrie. Háňasiběhempsaníbakalářkyvyrobilačtyřstěn,jehoždélkyhranjsouceláčísla1,1, x, x,3, 3.Čemuvšemusemůžerovnat x?

Geometrie. 1 Metrické vlastnosti. Odchylku boční hrany a podstavy. Odchylku boční stěny a podstavy

Tělesa Geometrické těleso je prostorový omezený geometrický útvar. Jeho hranicí neboli povrchem je uzavřená plocha. Geometrická tělesa dělíme na

Transkript:

25. KONFERENE O GEOMETRII POČÍTČOVÉ GRFIE Jiří Šrubař VLSTNOSTI TROJÚHELNÍK JEJIH NLOGIE PRO ČTYŘSTĚN bstrakt Některé vlastnosti trojúhelníka mají své obdoby i pro přirozenou prostorovou analogii trojúhelníka čtyřstěn. V příspěvku jsou výpočetně odvozeny některé takové analogie a jejich modifikace. Klíčová slova Kružnice devíti bodů, Eulerova přímka, Lemoinův bod, Longchampův bod, prostorové zobecnění. 1 Úvod Ve svém příspěvku na 24. konferenci o geometrii a počítačové grafice (viz[1]) jsem se věnoval prostorovým zobecněním některých vlastností trojúhelníka pro čtyřstěn. Kromě zřejmých analogií(jako je např. těžiště) byly v příspěvku odvozeny např. podmínky pro existenci ortocentra. V tomto příspěvku ukážeme některá další jednoduchá prostorová zobecnění vlastností trojúhelníka a nakonec je složíme v zobecnění vlastností složitějších. 2 Těžiště, ortocentrum Na úvod připomeneme vlastnosti dvou důležitých bodů spjatých s trojúhelníkem i jeho prostorovou analogií čtyřstěnem. Je zřejmé, že každý čtyřstěn má své těžiště. Ovšem je poměrně snadné zapomenout na to, že pro těžiště čtyřstěnu platí vztah T α T T = T βt T = T γt T = T δt TD =1 3, kde,,, Djsouvrcholy, T α, T β, T γ, T δ jsoutěžištěprotějších stěnatjetěžištěčtyřstěnu.

Jiří Šrubař Je také zřejmé, že ne každý čtyřstěn má ortocentrum společný průsečík výšek. Ortocentrum čtyřstěnu existuje právě tehdy, když každé dvě protější hrany čtyřstěnu leží na kolmých přímkách(lze i ukázat, že pokud dva páry protějších hran leží na kolmých přímkách, má stejnou vlastnost i zbývající dvojice). 3 Longchampův bod Longchampův bod L trojúhelníka je definován jako bod středově souměrný s ortocentrem O podle středu S kružnice trojúhelníku opsané (viz obr. 1). Longchampův bod je zároveň ortocentrem trojúhelníka přidruženéhoktrojúhelníku (stranytrojúhelníka jsoustřednímipříčkamitrojúhelníka ).Odalšíchvlastnostech Longchampova bodu viz např.[3] Také ke čtyřstěnu D můžeme sestrojit přidružený čtyřstěn D vrcholy,,, Dbudoutěžištěstěnčtyřstěnu D a oba čtyřstěny si budou odpovídat ve stejnolehlosti se středem ve společném těžišti T s koeficientem stejnolehlosti 3. Protože si tyto dvačtyřstěnyodpovídajívestejnolehlostiplatí,že D máortocentrum(l) právě tehdy, když D má ortocentrum(o). ' ' L S O ' Obrázek 1: Longchampův bod trojúhelníka

NLOGIE VLSTNOSTÍ TROJÚHELNÍK Pro čtyřstěn(s ortocentrem) lze také definovat bod L jako bod souměrný s ortocentrem podle středu kulové plochy opsané. Početně lze poté snadno ověřit, že takový bod L je také ortocentrem čtyřstěnu přidruženého. 4 Lemoinův bod Lemoinův bod lze definovat více způsoby. Z početního hlediska je nejvýhodnější definice pomocí vzdáleností: Lemoinův bod M trojúhelníka jetakovýbod,prokterýje vzd 2 (M, a)+vzd 2 (M, b)+vzd 2 (M, c) minimální(a, b, c jsou přímky, na kterých leží strany trojúhelníka). Pěknou geometrickou vlastností Lemoinova bodu je např. to, že je těžištěm svého úpatnicového trojúhelníka(viz obr 2). M Obrázek 2: Lemoinův bod Lemoinův bod pro čtyřstěn můžeme definovat obdobně jako u trojúhelníka. ude to bod, pro nějž je součet čtverců vzdáleností od rovin stěn čtyřstěnu minimální. Metodami matematické analýzy lze poměrně snadno ukázat, že takový bod existuje a je právě jeden. Zachována zůstane i ona hezká geometrická vlastnost také Lemoinův bod čtyřstěnu je těžištěm svého úpatnicového čtyřstěnu. 5 Kružnice devíti bodů Dalším slavným pojmem spojeným s trojúhelníkem je tzv. kružnice devíti bodů(jinak také Feuerbachova kružnice). Je to kružnice pro-

Jiří Šrubař cházející středy stran, patami výšek daného trojúhelníka a dále tzv. Eulerovými body středy úseček spojujících vrcholy trojúhelníka s jeho ortocentrem(viz obr. 3). O b E S b v b S a F O O a v a E S c O c E v c Obrázek 3: Kružnice devíti bodů Prostorová analogie Feuerbachovy kružnice již není prostým převedením do prostoru tedy není to kulová plocha procházející patami výšek, těžišti stěn a středy úseček spojujících vrcholy s ortocentrem. Pokud se omezíme na čtyřstěny s ortocentrem, pak existuje sféra, která prochází těžišti stěn a patami výšek. Tato sféra ale neprochází Eulerovými body. Zde musíme(podobně jako u těžiště) přistoupit ke změně průsečíky úseček spojujících vrcholy s ortocentrem čtyřstěnu neležítotižvestředutěchtoúseček,aledělíjevpoměru2:1. Tedy za prostorovou analogii kružnice devíti bodů pro čtyřstěn D s ortocentrem O budeme považovat kulovou plochu dvanácti bodů,kteráprocházítěžištistěn,patamivýšekadálebody F, F, F a F D,kteréležínaúsečkáchspojujícíchvrcholysortocentrem, a které vyhovují podmínce: F F O = F F O = F F O = DF D F D H =2 1. Střed této kulové plochy(stejně jako střed Feuerbachovy kružnice) budemeznačit F.

6 Eulerova přímka NLOGIE VLSTNOSTÍ TROJÚHELNÍK Na Eulerově přímce nerovnostranného trojúhelníka leží jeho těžiště T, střed kružnice opsané S, ortocentrum O, střed kružnice devítibodů F alongchampůvbod Latovpořadí O, F, T, S, L (viz obr. 4). Dále platí pro vzdálenosti těchto bodů: LS = OS, TS = 1 3 OS, FT =1 6 OS. ' ' L S T F O ' Obrázek 4: Eulerova přímka trojúhelníka nalogie všech těchto bodů pro čtyřstěn známe, proto bude jistě zajímavé zjistit, zda i pro Eulerovu přímku existuje prostorová obdoba. V části věnované Longchampovu bodu jsme již zjistili, že body L, Sa Oopravduležínajednépřímceaprojejichvzdálenostiplatí vztah obdobný rovinnému případu. Podobě lze také zjistit, že na této přímce leží i zbývající dva body a pro jejich vzdálenosti platí:

Jiří Šrubař LS = OS, TS = 1 2 OS, FT =1 OS. (1) 6 Tedy pokud je D nepravidelný čtyřstěn s ortocentrem, potomjehotěžiště T,středkulovéplochyopsané S,ortocentrum O, střed kulové plochy dvanácti bodů F a Longchampův bod L leží na jedinépřímceatovpořadí O, F, T, S, L.Projejichvzdálenostiplatí vztahy(1). 7 Závěr Odvodili jsme prostorové analogie některých jednoduchých vlastností trojúhelníka a s jejich pomocí jsme byli schopni ukázat také zobecnění dvou složitějších vlastností kružnice devíti bodů a Eulerovy přímky. Přestože je odvození některých jednodušších zobecnění záležitostí středoškolské matematiky a geometrie(zejména stereometrie), neobešli jsme se většinou bez použití matematického softwaru. Literatura [1] J. Šrubař: Prostorová zobecnění vlastností trojúhelníka, sborník příspěvků 24. konference o geometrii a počítačové grafice. VŠ-TU, Ostrava, 2004 [2] J. Švrček, J. Vanžura: Geometrie trojúhelníka, STNL, Praha, 1988 [3] E. W. Weisstein: de Longchamps Point, From MathWorld Wolfram Web Resource [http://mathworld.wolfram.com/delongchampspoint.html]