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Ángulos

Esta actividad pertenece al libro de GeoGebra GeoGebra Principia. La siguiente es una de las imágenes generada usando el escáner de color dinámico que más me gustan. El escáner tiene una versatilidad enorme, es capaz de crear un mapa de calor de prácticamente cualquier situación [3, 19, 26, 27, 31]. En este caso, se visualiza el primer punto isogónico I1 mediante la intersección de los lugares geométricos que ven bajo el mismo ángulo a cada par de lados del triángulo.
  • Nota: I1 coincide con el punto de Fermat cuando el mayor ángulo del triángulo no supera los 120º; en caso contrario, el punto de Fermat coincide con el vértice correspondiente a ese ángulo. Se puede calcular directamente como el centro X(13) del triángulo:  I1 = CentroTriángulo(O, A, B, 13).
Ahora bien, construir el escáner lleva algo de trabajo. Pero podemos usar el CAS para definir no solo distancias, sino también ángulos. Si alguien continúa pensando que usar la expresión XA en vez de la expresión sqrt((x − x(A))² + (y − y(A))²) tampoco ahorra tanto trabajo, tal vez ahora se lo piense mejor al poder usar la expresión OXA, definida en la vista CAS como:   OXA(x,y):= Ángulo(O, X, A)   en vez de su equivalente algebraico (siendo O=(a,b) y A=(c,d)):
  • cos–1((a c – a x + b d – b y – c x – d y + x² + y²) sqrt(a² c² – 2a² c x + a² d² – 2a² d y + a² x² + a² y² – 2a c² x + 4a c x² – 2a d² x + 4a d x y – 2a x³ – 2a x y² + b² c² – 2b² c x + b² d² – 2b² d y + b² x² + b² y² – 2b c² y + 4b c x y – 2b d² y + 4b d y² – 2b x² y – 2b y³ + c² x² + c² y² – 2c x³ – 2c x y² + d² x² + d² y² – 2d x² y – 2d y³ + x⁴ + 2x² y² + y⁴) / (a² c² – 2a² c x + a² d² – 2a² d y + a² x² + a² y² – 2a c² x + 4a c x² – 2a d² x + 4a d x y – 2a x³ – 2a x y² + b² c² – 2b² c x + b² d² – 2b² d y + b² x² + b² y² – 2b c² y + 4b c x y – 2b d² y + 4b d y² – 2b x² y – 2b y³ + c² x² + c² y² – 2c x³ – 2c x y² + d² x² + d² y² – 2d x² y – 2d y³ + x⁴ + 2x² y² + y⁴))
Naturalmente, esta expresión no es más que un desarrollo deducido del producto escalar de dos vectores: vO(x,y):= Vector(X, O) vA(x,y):= Vector(X, A) OXA(x,y):= acos((vO vA)/(|vO|*|vA|)) La gran ventaja, además de la comodidad, estriba en que el comando Ángulo nos permite explorar las relaciones angulares sin necesidad de conocer siquiera las operaciones con vectores, como el producto escalar. Aquí podemos ver, por ejemplo, el lugar geométrico correspondiente a los puntos que forman con el segmento OA un ángulo igual (en radianes) a la distancia al punto A: OXA – XA = 0
  • Nota: las circunferencias cuyos arcos capaces abarcan un ángulo OXA equivalente a XA radianes tienen por centros: (O + A)/2 ± VectorNormal(OA)/(2 tg(XA))
Y los que ven los segmentos OA y OB desde el mismo ángulo: OXA – OXB = 0   Finalmente, la intersección de este último lugar con el correspondiente a la ecuación OXA – AXB = 0 es el punto de Fermat buscado.
Autor de la actividad y construcción GeoGebra: Rafael Losada.