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Problema 6 de la XXV OMM 15 noviembre 2011

Posted by ommyucatan in Uncategorized.
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Sean C_1 y C_2 dos circunferencias de radios diferentes que se cortan en los puntos A y B. Consideremos un punto C sobre la recta AB de modo que B queda entre A y C. Sean P y Q puntos sobre C_1 y C_2, respectivamente, tales que CP es tangente a C_1, CQ es tangente a C_2, P no ésta dentro de C_2 y Q no está dentro de C_1. La recta PQ corta de nuevo a C_1 en R y a C_2 en S, ambos puntos distintos de B. Supongamos que CR corta de nuevo a C_1 en X y CS corta de nuevo a C_2 en Y. Sea Z un punto sobre la recta XY. Muestra que SZ es paralela a QX si y sólo si PZ es paralela a RX.

Comentarios»

1. Antonio G.F. (@V_de_violacion) - 20 noviembre 2011

Trazamos además de los trazos de la hipótesis SZ, QX, PZ, PX, PY, QY
Usando potencia del punto, vemos que el punto C está sobre el eje radical de C_1 y C_2, entonces CP^2= CB*CA=CQ^2, => CP^2=CQ^2 => CP=CQ, entonces el \triangle CPQ es isósceles; sea \theta = <QPC = <PQC, entonces, como <CPR = <PXR, y <SQC =<SYQ ,todos son \theta, por ser ángulos seminscritos e inscritos en el arco PR y QS respectivamente, entonces \square PXQC y PYQC son cíclicos por tener <PXC=<PQC y <CYQ=QPC respectivamente, pero como 3 puntos definen a una sola circunferencia, entonces PXYQC es cíclico, por lo que <PYC=<PQC y <CXQ=<QPC, todos iguales a \theta.
Sea \alpha = <PCR = <PQX = <PYX (todos por causa del pentágono cíclico \square PXYQC )
-Ahora, supongamos que SZ || QX: entonces vemos que <ZSP= \alpha, por cortar SZ a la misma recta que QX y ser ambas paralelas, entonces \square ZYSP es cíclico por tener que \alpha = <ZSP = <ZYP, entonces, como <PZS = <PYS, entonces PZ||RX
-Ahora supongamos que PZ||RX: veamos entonces que por potencia del punto, CR*CX = CS*CY = CB*CA por ser C parte del eje radical de C_1 y C_2, entonces el cuadrilátero \square RXYS es cíclico; como PZ||RX, entonces llamemos \beta = <PZY= <RXY, y ya que sabemos que \square RXYS es cíclico, <RXY y <RSY suman 180, pero <RSY sumado a <YSQ da 180, por lo tanto <RXY= <QSY, entonces \square PZYS es cíclico, y entonces <PZS= SZ||QX$ entonces PZ||RX  SZ||QX , que era lo que queríamos demostrar.

2. Juan Antonio Ríos Briceño - 21 noviembre 2011

Otra forma de ver que PXYQC es ciclico: Consideremos la inversión con centro C y radio CQ, entonces, los inversos de P,R,S,Q son respectivamente P,X,Y,Q y como PRSQ es una recta, entonces PXYQ es una circunferencia que pasa por C.

Otra forma de concluir(sabiendo PXYQ y XYRS ciclicos): Sea W el punto de intersección de XY con PQ, entonces por potencia WP * WQ = WX*WY = WR*WS, de donde
WP/WR = WS/WQ, entonces WP/WR=WZ/WX, si y solo si WS/WQ=WZ/WX, concluyendo por tales que SZ || QX, si y solo si, PZ||RX

3. Patata Frita Patatosky - 21 noviembre 2011

Intenté utilizar inversión en el examen, pero no pude invertir PQ…


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