Olimpiada de matematica 2015 etapa de sector,
clasa a VII-a, Subiectul 3 / geometrie,
Fie A. B, C trei puncte necoliniare. Dacă D este mijlocul
lui [BC], M este mijlocul lui [AD],
E este simetricul lui B față de M și N aparține segmentului [BM] astfel
încât:
m(∢ ANC) =
m (∢ DNM) = 900.
Arătați că
patrulaterul AECD este dreptunghi.
Rezolvare:
Pentru a arăta că
patrulaterul AECD este un dreptunghi, avem nevoie să arătăm că are laturile
lui sunt congruente și paralele două câte două (cu alte cuvinte, să arătăm că este un
paralelogram) și că fie un unghi este de 900 , fie că diagonalele paralelogramului sunt congruente.
Să vedem cum
facem demonstrația. Ne uităm la datele problemei.
Avem trei puncte
necoliniare A, B și C.
D este mijlocul segmentului [BC], rezultă că
[BD] ≡ [DC], (1)
M este mijlocul
lui [AD], rezultă că [AM] ≡ [MD], (2)
E este simetricul
lui B față de M, rezultă că B, M și sunt
trei puncte coliniare și
[BM] ≡ [ME], (3)
Din relațiile (2)
și (3) : rezultă că AD intersectează BE în punctul M și
[AM] ≡
[MD] ,
[BM] ≡ [ME]
Rezultă că ABDE
este un paralelogram (dacă diagonalele unui patrulater se intersectează astfel
încât diagonalele să fie împărțite în părți egale (se înjumătățesc) atunci
patrulaterul este un paralelogram)
Deoarece ABDE
este un paralelogram, rezultă că laturile lui sunt paralele și congruente, două
câte două:
[AE] = [BD] , [AB] =
[DE] , [AE] ‖ [BD] , [AB]
‖ [DE] (4)
Deoarece B, C și D sunt trei puncte coliniare (D fiind
mijlocul segmentului BC) rezultă că
[AE]
‖ [BC] sau [AE] ‖
[DC] (5)
Deoarece [BD] ≡ [DC], relația (1) și [AE] =
[BD] din relația (4) rezultă [AE] = [DC] (6)
Din (5) și (6) [AE] ‖
[DC] și [AE] = [DC] , rezultă
că AECD este parallelogram (folosim teorema: Dacă într-un patrulater două
laturi opuse sunt paralele și congruente atunci patrulaterul este un paralelogram).
Am aflat despre patrulaterul AECD că este un paralelogram.
Deoarece AECD este
paralelogram, are proprietatea că diagonalele se taie în părți egale.
Rezultă că:
AC Ո DE ={O} , [AO] ≡ [OC] și [EO] ≡ [OD], deci măsurile
segmentelor sunt egale:
AO = OC și EO = OD
În triunghiul dreptunghic ANC avem unghiul ANC de 90 grade (din ipoteză) și ON mediană deoarece O este
mijlocul lui AC, rezultă că ON = AC / 2 = AO = OC; (7)
În triunghiul dreptunghic DNE avem unghiul DNE de 90 grade (din ipoteză) și
ON mediană deoarece O este mijlocul lui DE, rezultă că ON = DE / 2 = DO = EO (8)
Din relațiile 7 și 8 rezultă că:
ON = AO = OC = DO = EO ceea ce înseamnă că diagonalele
AC și DE sunt egale
AC = DE = 2 NO (9)
AECD este un paralelogram care are diagonalele egale,
deci este un dreptunghi.