miércoles, 10 de diciembre de 2014

288. El teorema de Marden

    A Pepe Chapuzas le apasionan los resultados en los que se mezclan distintas partes de las Matemáticas... Por ejemplo, la identidad de Euler:

    Así que un día le hablé del teorema de Marden...
    Empecé con Gauss: que demostró que un polinomio complejo de grado N tenía exactamente N raíces (teorema fundamental del Álgebra); y que representó los números complejos como puntos de un plano (el plano de Gauss).
    Después seguí con Steiner: que resolvió el problema de encontrar la elipse de mayor área inscrita en un triángulo, que resultó ser la que pasa por los puntos medios de los tres lados (la inelipse de Steiner.)
    Y así llegué a Marden: que cogió un triángulo en el plano de Gauss y un polinomio complejo de tercer grado de modo que las raíces de este fueran los vértices de aquel, y descubrió que las raíces de la derivada del polinomio eran los focos de la inelipse de Steiner (teorema de Marden).
 
    Pepe no podía disimular su asombro... Se puso a garabatear en su cuaderno y al cabo de un rato me comentó:
   
    Profe, mire. La raíz de la segunda derivada del polinomio cae en el baricentro del triángulo... y el centro de la inelipse de Steiner también...

    Demuestra lo que ha dicho Pepe y me lo mandas... pero sin garabatos.
    Si te resulta difícil imaginarte polinomios con coeficientes imaginarios, supón que son reales. En tal caso...
    a) El triángulo no puede ser escaleno... ¿Por qué?
    b) ¿Cuándo será equilátero el triángulo?
    c) ¿Cuándo serán reales y cuándo imaginarios los focos de la inelipse de Steiner?

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