Ricevo da Lucia la seguente domanda:
Carissimo professore,
vorrei un aiuto su alcuni problemi sulla congruenza dei triangoli (pag. G69, nn.194, 196, 197, Matematica multimediale.blu):
1) Dal vertice \(B\) del triangolo \(ABC\) prolunga, esternamente al triangolo, i lati \(BC\) e \(AB\) rispettivamente dei segmenti \(BH\cong BC\) e \(BK\cong AB\). Traccia per \(B\) una retta \(r\), distinta dai lati del triangolo, che interseca il prolungamento del lato \(AC\), oltre \(C\), in \(D\) e la retta \(HK\) in \(E\). Dimostra che:
a. \(CD\cong EH\); b. \(CE\cong DH\).
2) Prolunga le altezze \(AH\) e \(BK\) relative ai lati obliqui del triangolo acutangolo isoscele \(ABC\), di base \(AB\), esternamente al triangolo, di due segmenti \(HP\cong AH\) e \(KQ\cong BK\).
a. Dimostra che i triangoli \(ACQ\) e \(CBP\) sono congruenti.
b. Detto \(T\) il punto di intersezione delle rette \(PB\) e \(AQ\), dimostra che il triangolo \(TPQ\) è isoscele.
c. Dimostra che \(CT\) è bisettrice di \(A\hat{C}B\).
3) Considera nell’ordine le quattro semirette \(a\), \(b\), \(c\) e \(d\) di origine \(O\) tali che \(a\hat{O}b\cong d\hat{O}c\). Fissa sulle semirette \(a\) e \(d\) i punti \(A\) e \(D\) tali che \(AO\cong DO\) e sulle semirette \(b\) e \(c\) i punti \(B\) e \(C\) tali che \(BO\cong CO\). Detto \(P\) il punto di intersezione dei segmenti \(AC\) e \(BD\), dimostra che:
a. i triangoli \(ABC\) e \(DCB\) sono congruenti;
b. i triangoli \(APB\) e \(PDC\) sono congruenti;
c. la retta \(OP\) è bisettrice dell’angolo \(B\hat{O}C\).
Grazie.
Le rispondo così:
Cara Lucia,
nel primo caso dalle ipotesi discende subito la congruenza dei triangoli \(ABC\) e \(BHK\) (\(1^\circ\) criterio, angoli in \(B\) opposti al vertice e lati relativi congruenti per costruzione): essendo quindi \(A\hat{C}B\cong B\hat{H}K\), da cui \(D\hat{C}B\cong B\hat{H}E\) in quanto supplementari di angoli congruenti, e \(C\hat{B}D\cong E\hat{B}H\) in quanto opposti al vertice, per il \(2^\circ\) criterio si ha la congruenza dei triangoli \(CDB\) e \(BHE\), da cui \(CD\cong EH\). Poiché quindi \(CB\cong BH\) e \(BE\cong BD\), con \(C\hat{B}E\cong D\hat{B}H\) in quanto opposti al vertice, per il \(1^\circ\) criterio si ha la congruenza dei triangoli \(CBE\) e \(DBH\), da cui in particolare \(CE\cong DH\).
Nel secondo caso, dalle ipotesi e dalla congruenza dei triangoli rettangoli \(ABK\) e \(ABH\) (\(2^\circ\) criterio…), discende la congruenza dei triangoli isosceli \(ABQ\) e \(ABP\), aventi \(AK\) e \(BH\) come rispettive altezze relative alle basi: poiché quindi \(QA\cong BP\), \(AC \cong BC\) e \(Q\hat{A}C\cong C\hat{B}P\), per il \(1^\circ\) criterio si ha la congruenza dei triangoli \(ACQ\) e \(CBP\). La congruenza degli angoli \(T\hat{A}B\) e \(T\hat{B}A\), in quanto supplementari di congruenti, implica \(AT\cong BT\), da cui \(QT\cong PT\) in quanto somme di segmenti congruenti, quindi il triangolo \(TPQ\) è isoscele. Infine, la congruenza dei triangoli \(QCT\) e \(PCT\) (\(1^\circ\) criterio, angoli in \(Q\) e \(P\) congruenti, lati relativi congruenti), implica \(Q\hat{C}T\cong P\hat{C}T\), da cui, per differenza di angoli congruenti, \(A\hat{C}T\cong C\hat{C}T\), e quindi \(CT\) è bisettrice di \(A\hat{C}B\).
Nell’ultimo caso, si verifica la congruenza dei triangoli \(AOB\) e \(DOC\) (\(1^\circ\) criterio, angoli in \(O\) congruenti per costruzione, lati relativi congruenti per costruzione) e dei triangoli \(AOC\) e \(BOD\) (\(1^\circ\) criterio, angoli in \(O\) congruenti in quanto somme di angoli congruenti, lati relativi congruenti per costruzione), da cui \(AB\cong DC\), \(AC\cong BD\) e \(BC\) in comune: i triangoli \(ABC\) e \(DCB\) sono congruenti per il \(3^\circ\) criterio. Ne consegue \(C\hat{A}B\cong B\hat{D}C\) e \(A\hat{B}D\cong D\hat{C}A\), in quanto \(A\hat{B}D=A\hat{B}C-D\hat{B}C\) e \(D\hat{C}A=D\hat{C}B-A\hat{C}B\), con \(A\hat{B}C\cong D\hat{C}B\) e \(D\hat{B}C\cong A\hat{C}B\): per cui, essendo \(DC\cong AB\), per il \(2^\circ\) criterio si ha la congruenza dei triangoli \(APB\) e \(PDC\). Infine, dalla congruenza dei triangoli \(OBP\)e \(OPC\) (\(3^\circ\) criterio), si ha in particolare \(B\hat{O}P\cong C\hat{O}P\): la retta \(OP\) è bisettrice dell’angolo \(B\hat{O}C\).
Massimo Bergamini