Автор Тема: Равные углы, равные расстояния  (Прочитано 2200 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Tugrik

  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 444
  • От великого до смешного 237 лет
    • Просмотр профиля
Задача. Равные углы, равные расстояния.


На плоскости заданы две прямые a и b. На них заданы точки А и В, соотв. (см. рис.).

Поручение:

Построить прямые d и e, проходящие через данную точку В и симметричные относительно прямой b, такие, чтобы точки их пересечения E и D с прямой а равноотстояли от данной точки А.

Построение считать возможным, т.е. точка А находится не «над» точкой В, а правее.


-------------------------------------------------


Примечание. Требуется чисто геометрическое решение, без применения даже одной формулы и/или расчёта. Аналитическое решение этой задачи находится довольно прости и в лоб. Чисто же геометрическое решение, которое было бы простым и в лоб, я сам пока не нашёл. Но я нашёл «заморочное» неочевидное решение «через задницу», которое лично мне кажется весьма оригинальным и красивым. И полностью строго доказывается. Кроме того, оно требует не так уж много линий – неоптимизированное, со всеми вспомогательными и самими искомыми линиями - не более 12.

Задачу придумал сам, хотя уверен, что это уже где-то было, и не раз.

Оффлайн Race

  • Глобальный модератор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 1642
    • Просмотр профиля
    • E-mail
Re: Равные углы, равные расстояния
« Ответ #1 : 01 Июль 2020, 17:48:28 »
Чисто на интуиции, все как Вы хотели, правда доказать будет посложнее, на первый взгляд.
Доказательство:
1. Так как точки М и Н равноудалены от А, то они принадлежат некоторой окружности центр которой находится на прямой ортогональной а и проходящей через А.
2. Если мы опустим орт от б из В то он пересечет орт к а так же в точке принадлежащей той же окружности и данный орт будет второй биссектрисой искомых прямых. Но такой орт строить на 1 действие затратнее чем предложенный мною.
3. Итого можем найти 3 точки принадлежащие данной окружности, а так как орт к б из В всегда биссектриса (если Вы помните это мы давно определили), то и прямая б всегда будет второй биссектрисой искомых прямых
« Последнее редактирование: 02 Июль 2020, 11:23:25 от Race »

Оффлайн Tugrik

  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 444
  • От великого до смешного 237 лет
    • Просмотр профиля
Re: Равные углы, равные расстояния
« Ответ #2 : 03 Июль 2020, 12:49:36 »
Чисто на интуиции, все как Вы хотели, правда доказать будет посложнее, на первый взгляд.
Доказательство:
1. Так как точки М и Н равноудалены от А, то они принадлежат некоторой окружности центр которой находится на прямой ортогональной а и проходящей через А.
2. Если мы опустим орт от б из В то он пересечет орт к а так же в точке принадлежащей той же окружности и данный орт будет второй биссектрисой искомых прямых. Но такой орт строить на 1 действие затратнее чем предложенный мною.
3. Итого можем найти 3 точки принадлежащие данной окружности, а так как орт к б из В всегда биссектриса (если Вы помните это мы давно определили), то и прямая б всегда будет второй биссектрисой искомых прямых
Прочитал Ваше док-во, и не смог остаться равнодушным. 1й пункт у Вас, безусловно, правильный, а 2й мне не очень понравился. В 1м пункте Вы написали «некоторой окружности», а то, что Вы написали в 2), будет иметь место не для «некоторой», а только для единственной искомой окружности, а Вы её назвали «той же». Какой «той же»? Той же некоторой? Т.е. Вы перепрыгнули, пропустив шаг в доказательстве.

Ну да ладно. Я бы Ваше построение изложил бы так (см. рис.):

Первый шаг такой же как у Вас. Далее по другому.

Для поиска искомых точек E и D мы можем построить любую пробную окружность с центром О’ на перпе c к прямой a. Нам никто не запрещает задать, что этот пробный круг будет проходить через точку В. На рисунке это зелёный круг с центром в некой пробной точке О’.

При этом у нас автоматически получится соблюдение условия |EA| = |AD|.

Перп f к прямой b даст точку К, которая даст две дуги Е’К и KD’. На эти две дуги будут опираться вписанные углы α и ß. α и ß будут равны тогда, когда дуги Е’К и KD’ тоже будут равны. А это произойдёт тогда, когда точка К совпадёт с точкой С. Для этого нам нужно, чтобы пробный круг проходил не только через точку В, но и через точку С.

В любом случае, огромное Вам спасибо за Ваше решение. А моё решение через эллипс не хотите спробовать? В нём заложена сама по себе интересная задача - найти фокусы по заданным оси, центру, точке и касательной в этой точке.

Оффлайн Race

  • Глобальный модератор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 1642
    • Просмотр профиля
    • E-mail
Re: Равные углы, равные расстояния
« Ответ #3 : 03 Июль 2020, 14:37:45 »
Tugrik,
я с понедельника в отпуске, неделю буду в селе, так что смогу опробовать не ранее следующего вторника-среды.
В принципе, по здравым размышлениями можно доказать и по другому, так сказать от обратного:
1. Возьмем произвольную окружность.
2. Выберем две ортогональные хорды, из которых, как минимум 1 является диаметром.
3. Выберем произвольную точку на окружности, не принадлежащую 2 хордам.
4. Соединим концы хорд и точку отрезками,  рассмотрев вписанный угол который опирается не на диаметр докажем что таким построением мы получили и биссектрису данного угла (так как хорда-диаметр делит дугу на которую опирается вторая хорда на 2 равных части).
5. Строим перпендикуляр к полученной биссектрисе. Получаем искомое построение.

Правда как доказать что это построение единственно возможное - вопрос открыт. Но как минимум 1 решение этот подход дает нам совершенно обосновано.
То есть, так как нам задана 1 из биссектрис и точка на ней, мы автоматически строим вторую биссектрису, затем линию центров искомой окружности. После чего определив точку пересечения 2 биссектрисы и линии центров (то бишь определим один из концов нашей хорды-диаметра) строим серединный перп до пересечения с линией центров.
Затем строим окружность и задача решена.
Но, повторюсь, в данном конкретном случае, требуется доказать что это решение единственно возможное.