Тема . Преобразования плоскости

Инверсия + симметрия

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела преобразования плоскости
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#107064

Даны сфера и фиксированная точка P  внутри нее. Через P  проводятся три попарно перпендикулярные хорды AA′,  BB ′ и CC ′.  Пусть X  и  ′
X — проекции P  на плоскости ABC  и  ′ ′ ′
A B C.  Доказать, что все прямые   ′
XX проходят через одну точку.

Показать доказательство

Пусть PA ⋅PA′ = PB ⋅PB′ = PC ⋅PC′ = r2.  Выполним преобразование: инверсию относительно сферы Ω  радиуса r  с центром P,  и затем центральную симметрию с центром P  — так что Ω  переходит в себя, а точки A  и  ′
A ,  B  и  ′
B ,  C  и   ′
C меняются местами. Точка  ′
X при инверсии переходит в точку сферы PABC,  диаметрально противоположную точке P,  то есть в противоположную для P  вершину параллелепипеда, построенного на векторах −→
P A,  −−→
PB,  −→
PC.  Пусть это точка Z,  тогда −→   −→  −−→   −→
P Z = PA +P B+ PC.  Пусть аналогично точка Z′ такова, что −−→   −−→   −−→   −−→
PZ′ = PA′+ PB′+ PC′.  Имеем (с учётом перпендикулярности векторов −P→A,  −P−→B,  −→PC):

     |                |
OZ2 =||−−O→P +−P→A+ −−P→B +−P→C||2 =
     |                |

     2  −−→  −→   −−→  −−→   −−→  −→     2    2     2
= OP  +2OP ⋅PA +2OP ⋅PB +2OP ⋅PC +P A + PB + PC  =

= (OP2+ 2−−O→P ⋅−→PA+ PA2) +(OP 2+ 2−−O→P ⋅−P−→B+ PB2) +

 (       −−→  −→      )
+ OP 2+ 2OP ⋅PC + PC2 − 2OP 2 =OA2 + OB2+ OC2 − 2OP 2 =

    2     2
= 3R − 2OP

Здесь O  центр описанной сферы ABCA ′ с радиусом R.  Получаем, что OZ  и аналогично OZ ′ равны одной и той же величине   m,  не зависяшей от тройки хорд.

PIC

Далее, пусть A0,  B0  , C0  — середины хорд, или проекции O  на AA′,  BB ′,  CC′ соответственно. В силу перпендикулярности хорд:

         −−→       −−→       −−→        −−→
−−→   −→PA+-PA′+-−−P→B-+P-B′+-−→PC+-PC-′  −P→Z+-PZ-′
PO =             2              =    2

значит, O  — середина   ′
ZZ .  Окружности     ′
PZZ ,  являющиеся образом прямых    ′
XX при нашем преобразовании, проходят через фиксированную точку, а именно через точку Q  на продолжении отрезка PO  за точку O  такую, что           2
OQ ⋅OP = m .  Значит, и прямые    ′
XX проходят через фиксированную точку.

PIC

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!