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28.5.18

Estudo do Problema de Castillon

Problema: Inscrever numa dada circunferência um triângulo [DEF] em que cada um dos seus lados passa por um único de três pontos dados A, B, C : por exemplo \;A\in FE, \;B \in ED, \;C \in DF\;



Em síntese, a construção, que a seguir se apresenta, passo a passo, não é óbvia por não serem óbvios os elementos que vão sendo determinados em cada passo. Os autores de F.G.-M., Exércices de Géométrie…. 6ème éd., J. de Gigord. Paris:1920, (http://gallica.fr)- a propósito, esclarecem: "A síntese permite a quem sabe, expôr o que conhece; é habitual usá-la nos elementos de geometria, na demonstração de teoremas; mas a síntese não pode ser usada na resolução de problemas porque não pode indicar a priori cada uma das construções a fazer. A análise é por excelência, o método para descobrir; e, por conseguinte, usa-se constantemente na solução das questões que ainda não estudámos."
Fazendo variar o cursor \;\fbox{n= 1, 2, … 10}\; pode seguir sucessivos passos da construção, envolvendo potências de pontos relativamente à circunferência dada que servem para provar igualdade de ângulos interessantes cuja utilidade é desvendada pela análise do problema resolvido (ou pelo resultado obtido :-).





Transcrevemos a seguir uma adaptação do excerto de metodologia para a resolução deste problema seguindo
F.G.-M., Exércices de Géométrie…. 6ème éd., J. de Gigord. Paris:1920, (http://gallica.fr)-
acompanhadas das figuras ilustrativas que lá se encontram.


Problema de Castillon: 51. On donne trois points \;A, \;B, \;C,\; et une circonférence; inscrire dans cette circonférence un triangle \;DEF,\; tel que chaque côté passe par un des points donnés.



Considerado o problema resolvido, a imagem ao lado esclarece que, sendo \;GF\; paralela a \;BC\; e que \;GE\; interseta \;BC\; em \;H,\; sendo iguais os ângulos (\;BHE\; ou) \;\angle B\hat{H}G\; e \: \angle H\hat{G}F\; alternos internos no sistema de retas paralelas \;GF,\; BC\; cortadas pela secante \;HG\; e também \;\angle H\hat{G}F; e \;BDC\; são iguais por estarem inscritos num mesmo arco \;ETF.\; Assim sendo, são semelhantes os triângulos \;BHE\; e \;BCD\; com o ângulo \;B\; comum e os ângulos \;BHE\; e \;CDB\; iguais. E, pelo menos, o ponto \;H\; pode ser determinado por \;HB.BC=BT^2.\;
Começamos por aí.
É preciso determinar um dos pontos \;D,\; E\; ou \;F\; para que o problema fique resolvido.

Por isso, podemos dizer que precisamos de resolver o seguinte
Problème
52. On donne deux points \;A, \;H,\; une circonférence et une droite \;BC.\; Déterminer sur cette circonférence un point \;E,\; tel qu'en le joignant aux deux points donnés \;A,\; H,\; la corde \;FG\; soit parallèle à la droite \;BC.\; Soit le problème résolu et \;FG\; parallèle à \;BC.\;



Consideremos o problema resolvido e \;FG\; paralela a \;BC.\; De forma análoga ao feito no caso anterior, acrescentamos à ilustração (das condições do problema resolvido) uma paralela a \;HA\; tirada por \;F,\; que intersecta a circunferência dada em \;L\; e traçamos a reta \;LG\; que intersecta \;HA\; em \;M.\;

Nestas condições, temos \; \angle G\hat{F}L = \angle D\hat{H}M, \; \mbox{e} \; \angle F\hat{L}M+\angle L\hat{M}H = \pi,
\; \angle G\hat{E}F +\angle F\hat{L}M = \pi \; \;\mbox{sendo por isso,}\;\;\angle G\hat{M}H = \angle H\hat{E}A\;
e, em consequência,
\Delta [HGM] \sim \Delta [HEA],\; dos quais \angle \hat{H}\; é ângulo comum. E é essa semelhança que nos permite escrever \frac{\overline{HM}}{\overline{HE}} = \frac{\overline{HG}}{\overline{HA}} \; \Leftrightarrow \overline{HM} \times \overline{HA}= \overline{HE} \times \overline{HG}= \overline{HT}^2 que nos permite determinar sobre \;HA\; o ponto \;M,\; colinear de \;G, \;L\; sendo
\;\angle B\hat{H}M = \angle G\hat{F}GL\; \Leftarrow \;(BH \parallel GF \wedge HM \parallel FL )




E, assim, o problema de Castillon depende agora da resolução do
Problème
53. Par un point donné \;M,\; mener une sécante telle que l'angle inscrit \;L\hat{F}G\;, qui correspond à la corde interseptée \;GL,\; soit égale à un anglé donnée \;A\hat{H}B.\;



Por um ponto qualquer da circunferência dada, tiramos paralelas a \;BH\; e a \;MH\; ou seja inscrevemos na circunferência um ângulo de amplitude igual a \; \angle B\hat{H}M\;
Em seguida traçamos a corda correspondente a esse ângulo inscrito. As cordas correspondentes a ângulos inscritos iguais em amplitude a ele, são iguais e tangentes a uma circunferência concêntrica à dada. Determinada essa nova circunferência pelo centro e pelo pê da perpendicular da corda do dito ângulo inscrito com amplitude igual a \; \angle B\hat{H}M,\; o problema de Castillon fica resolvido tirando por \;M\; a tangente a ela que intersectará a circunferência inicialmente dada nos pontos \;G, L\;

Por esse ponto \;G\;, finalmente determinado, a paralela a \;BC\; por ele tirada intersecta a circunferência inicial em \;F.\;
\;D\; ficará determinado na circunferência pela reta \;CF\; e
o ponto \;E\; ficará determinado sobre a circunferência pela reta \;DB\; ou pela reta \;FA.\;\blacksquare

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