Rapporto di similitudine tra due rettangoli
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Tutti i rettangoli sono simili vero o falso
Ispirato dalla soluzione di Luis Germán al problema 7 (Cities, OMM_Tam_2010) ho deciso di scrivere questo post. Nella sua soluzione, Luis Germán usa un risultato ben noto, ma pochi si rendono conto della sua importanza. Questo risultato, anche se elementare, permette di abbreviare molto la soluzione di alcuni problemi. Con questo risultato, Germán ha potuto calcolare l’area del triangolo in questione senza dover calcolare tutti i suoi lati.
Se non conoscessimo la relazione tra le aree e il rapporto di somiglianza, avremmo più difficoltà a risolvere il problema. Esplorate altre possibilità e vedrete che tutte le altre richiedono più lavoro.
Per essere un buon olimpionico è necessario imparare questi tipi di risultati e molti altri. Perché, come avete visto, non sapere un risultato come questo significa che dovrete lavorare di più nel test, perché dovrete recuperare con qualche genio. Man mano che si sale nell’Olimpiade, il numero di teoremi da conoscere aumenta drasticamente. E se non li conoscono, il loro genio non basterà a compensare tante mancanze.
Due triangoli retti sono simili se i loro due lati sono proporzionali.
{displaystyle (ABCsim A’B’C’)\Longleftrightarrow {begin{Bmatrix}{A}={A}={Bmatrix}={C}={Bmatrix}}. {C}}’\Longleftrightarrow \left({A’B’}=A’C’}=A’C’}=A’C’}=B’C’}=B’C’}=B’C’}=B’C’}=B’C’}=B’C’}=BC’}destra)}.
Nella figura, gli angoli corrispondenti sono A = A’, B = B’ e C = C’. Per indicare che due triangoli ABC e A’B’C’ sono simili, si scrive ABC ~ A’B’C’, dove l’ordine indica la corrispondenza tra gli angoli: A, B e C corrispondono rispettivamente ad A’, B’ e C’.
Una similitudine ha la proprietà di moltiplicare tutte le lunghezze per lo stesso fattore. Quindi i rapporti lunghezza immagine / lunghezza origine sono tutti uguali, il che dà una seconda caratterizzazione dei triangoli simili:
Si osserva che l’immagine del “triangolo” ABC è il “triangolo A’B’C’, cioè che le gambe A’B’, A’C’ e B’C’ sono segmenti di linea geodetici, e che A’B’C’ merita di essere chiamato un triangolo simile (per non dire omotetico) al triangolo ABC.
Rettangoli proporzionali
Il rettangolo e il parallelogramma sono quadrilateri e forme bidimensionali. I rettangoli sono un tipo particolare di parallelogramma. Anche se è un sottotipo, cosa rende il rettangolo diverso dal parallelogramma?
I rettangoli sono quadrilateri che hanno quattro lati e i lati opposti sono uguali. I quattro angoli interni sono uguali e complementari tra loro, cioè 90 gradi. Usando il teorema di Pitagora, possiamo calcolare i lati dei rettangoli. Esempi comuni di cose che hanno una forma rettangolare sono i piani dei tavoli, le coperture dei libri e i computer portatili.
Anche i parallelogrammi sono quadrilateri che hanno quattro lati e i lati opposti sono uguali. I lati opposti sono paralleli tra loro e da qui il nome. Gli angoli interni opposti sono uguali e gli angoli interni adiacenti sono supplementari.
La differenza tra il rettangolo e il parallelogramma è che anche se i lati opposti di entrambi sono paralleli e uguali, tutti gli angoli di un rettangolo sono di 90 gradi. Mentre per un parallelogramma gli angoli opposti sono uguali e gli angoli adiacenti sono supplementari. Se gli angoli interni di un parallelogramma diventano di 90 gradi, si otterrebbe un rettangolo.
Tutti i triangoli rettangoli isosceli sono simili.
Come già detto, il rettangolo è una categoria di parallelogramma. Questo è un tipo di quadrilatero in cui i lati opposti sono paralleli tra loro. Tuttavia, non tutti i parallelogrammi hanno le stesse caratteristiche.
Un altro caso di parallelogramma è, per esempio, il rombo, dove tutti i lati hanno la stessa lunghezza. Tuttavia, solo due coppie di angoli sono congruenti (misurano lo stesso). Al contrario, nel caso del rettangolo, tutti e quattro gli angoli sono uguali.
Il teorema di Pitagora ci dice che se squadriamo le gambe e le sommiamo, otteniamo il quadrato dell’ipotenusa, come possiamo vedere nella seguente formula (dove d è la lunghezza della diagonale, a è la lunghezza di AB e b è la lunghezza di AD).