viernes, 29 de mayo de 2015

461. SOLUCIÓN de 161. Ortocentro fantasma

    Cuando Pepe Chapuzas se pone a divagar... Así se explayó en la última clase:

    Profe, ¡mire cuántas chapuzas! En la Geometría del triángulo, con la palabra "altura" a veces nos referimos a una cantidad, es decir, al número que indica la distancia entre un vértice y el lado opuesto a partir de una unidad (metro, pie...), y otras veces con la palabra "altura" nos referimos a la recta que pasa por un vértice y es perpendicular al lado opuesto... ¡Además las alturas ni siquiera tienen que ser verticales! ¿No cree que es un nombre muy confuso por no decir chapucero? 
    Y luego está lo del ortocentro, ya sabe, la intersección de las alturas... Yo pienso que algo que se denomina "centro" debería estar "dentro"... pero a veces el ortocentro cae "fuera" del triángulo... (Lo mismo le pasa al circuncentro). 
    Y para rematar la faena a la altura la llamamos h y al ortocentro H... Me dan ganas de escribir "haltura" y "hortocentro"... 
    Por cierto, ¿sabe lo que he descubierto? Le cuento. En casa tengo un tetraedro irregular y me puse a calcular sus "centros"... O sea, los puntos notables: el baricentro o centro de gravedad, el circuncentro o centro de la esfera circunscrita, el incentro o centro de la esfera inscrita y, finalmente, el ortocentro... Con los tres primeros no tuve problemas, pero con el último... Verá... Ahora, con el tetraedro, una altura es una recta que pasa por un vértice y es perpendicular a la cara opuesta... Pues bien, tomé dos alturas de mi tetraedro y ¡no se cortaban! ¿Se da cuenta? ¡Mi tetraedro no tiene ortocentro!
    Dejemos a Pepe con sus elucubraciones...
    Elige cuatro puntos del espacio al azar. ¿Determinan un tetraedro? En caso afirmativo elige dos alturas (rectas). ¿Se cortan? ¿Cómo debe ser un tetraedro para que sus alturas se corten? Mándame tus cálculos y tus deducciones.

    SOLUCIÓN

    A Nina Guindilla le sorprendió que no todos los tetraedros tuvieran ortocentro... Eligió los puntos A(0, 0, 0), B(1, 0, 0), C(0, 1, 0) y D(0, 1, 1) como vértices de un tetraedro que no tenía ortocentro...

    Profe, mire. Los cuatro puntos A, B, C y D determinan un tetraedro porque el producto mixto de los vectores A͢BA͢C y A͢D es [A͢BA͢C, A͢D] = 1.

    Además, la ecuación del plano ABC es z=0, con vector normal C͢D=(0, 0, 1) y la ecuación del plano ACD es x=0, con vector normal A͢B=(1, 0, 0), por lo que la altura que pasa por D y la altura que pasa por B no se cortan ya que el producto mixto [C͢DA͢BB͢D]=1.  
   ¡Ya tengo un ejemplo de un tetraedro sin ortocentro! He encontrado en Internet que un tetraedro con ortocentro se denomina ortocéntrico (originalidad no les falta a los matemáticos)... Y que un tetraedro es ortocéntrico si y solo si sus aristas opuestas son perpendiculares.

    Esto último se indica así: A͢B·C͢D A͢C·B͢D = A͢D·B͢C = 0. ¿Te atreves a demostrar que esto es equivalente a A͢B2+C͢D2 = A͢C2+B͢D2 = A͢D2+B͢C2

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