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sábado, 27 de enero de 2018

Una aplicación del Teorema de Ceva en su Versión Trigonométrica

Este es el punto de concurrencia 761 en la colección de puntos de concurrencia del Dr. Hans Walser. El problema se acredita a Abdilkadir Altintas.

Considere un triángulo ABC y su incírculo. E, F y G son los puntos donde el incírculo de ABC toca los lados AC, AB y BC, respectivamente. Ahora considere el incírculo del triángulo EFG. H, I, J son los puntos donde el incírculo de EFG toca los lados EG, FG y EF, repectivamente.

Demuestre que AJ, BI y CH concurren.


Demostración.
Apelaremos a la versión trigonométrica del Teorema de Ceva para demostrar la concurrencia. Es decir, demostraremos que

\frac{sen\angle{ECH}}{sen\angle{GCH}}\bullet\frac{sen\angle{GBI}}{sen\angle{FBI}}\bullet\frac{sen\angle{FAJ}}{sen\angle{EAJ}}=1

Note que EJ=EH=m; GH=GI=n; FI=FJ=l. También CE=CG=o.

Por la Ley de Senos, 

sen\angle{ECH}=\frac{msen\angle{EHC}}{o}

Análogamente, 

sen\angle{GCH}=\frac{nsen\angle{GHC}}{o}

Así,

\frac{sen\angle{ECH}}{sen\angle{GCH}}=\frac{msen\angle{EHC}}{nsen\angle{GHC}}

Pero \angle{GHC}=180^\circ-\angle{EHC}

De este modo tenemos que

\frac{sen\angle{ECH}}{sen\angle{GCH}}=\frac{m}{n}

Por analogía, 

\frac{sen\angle{GBI}}{sen\angle{FBI}}=\frac{n}{l}

\frac{sen\angle{FAJ}}{sen\angle{EAJ}}=\frac{l}{m}

De donde sigue que

\frac{sen\angle{ECH}}{sen\angle{GCH}}\bullet\frac{sen\angle{GBI}}{sen\angle{FBI}}\bullet\frac{sen\angle{FAJ}}{sen\angle{EAJ}}=\frac{m}{n}\bullet\frac{n}{l}\bullet\frac{l}{m}=1

Q.E.D.

En el siguiente enlace podrás ver la colección completa del Dr. Hans Walser, a la cual he contribuido las concurrencias 756, 757, 758, 759 y 760.

Schnittpunkte