Cómo encontrar el ortocentro de un triángulo cuyos vértices son [matemática] (3, -9), (-1, -2) [/ matemática] y [matemática] (5,9) [/ matemática]

¿Cómo encuentro el ortocentro de un triángulo cuyos vértices son (3, −9), (−1, −2) y (5,9)?

El ortocentro, [matemática] \ text {H}, [/ matemática] de tres puntos, [matemática] \ text {A}, [/ matemática] [matemática] \ text {B}, [/ matemática] y [matemática] \ text {C}, [/ math] es la coincidencia de las tres altitudes de [math] \ triangle \ text {ABC}. [/ math]

Puntos [math] \ text {A}, [/ math] [math] \ text {B}, [/ math] y [math] \ text {C} [/ math] junto con su ortocentro, [math] \ text {H} [/ math] forma un sistema ortocéntrico en el que cada uno de los puntos es el ortocentro del triángulo formado por los otros tres, siempre que [math] \ triangle \ text {ABC} [/ math] no sea un triángulo rectángulo.

Los puntos dados son [matemática] \ text {A} \ left (3, -9 \ right), [/ math] [math] \ text {B} \ left (-1, -2 \ right), [/ math ] y [matemáticas] \ text {C} \ left (5,9 \ right). [/ math]

Las altitudes del triángulo son paralelas a las perpendiculares a [math] \ vec {\ text {BC}}, [/ math] [math] \ vec {\ text {CA}}, [/ math] y [math] \ vec {\ text {AB}}, [/ math] que son, respectivamente, [math] \ langle 11, -6 \ rangle, [/ math] [math] \ langle -18, 2 \ rangle, [/ math] y [matemáticas] \ langle 7, 4 \ rangle. [/ matemáticas]

Para probar si se trata de un triángulo rectángulo, verifique si alguno de los productos de puntos por pares de estos tres lados (o, de manera equivalente, sus perpendiculares) es cero. [math] \ vec {\ text {CA}} \ cdot \ vec {\ text {AB}} = -118, [/ math] [math] \ vec {\ text {AB}} \ cdot \ vec {\ text {BC}} = 53, [/ math] y [math] \ vec {\ text {BC}} \ cdot \ vec {\ text {CA}} = -210. [/ Math] En este caso, ninguno de los los productos punto son cero, por lo que este no es un triángulo rectángulo.

La altitud a [math] \ text {A} [/ math] es el lugar geométrico de [math] \ left (3 + 11s, -9-6s \ right), [/ math] y la altitud a [math] \ text {B} [/ math] es el lugar geométrico de [math] \ left (-1-18t, -2 + 2t \ right). [/ Math]

El punto en cualquiera de las alturas donde coinciden está dado por la solución a [matemáticas] 3 + 11s = -1-18t [/ matemáticas] y [matemáticas] -9-6s = -2 + 2t, [/ matemáticas] que es [ math] s = – \ dfrac {59} {43}, t = \ dfrac {53} {86}, [/ math] por lo que el ortocentro es [math] \ text {H} \ left (- \ dfrac {520} {43}, – \ dfrac {33} {43} \ right) [/ math]

Para reducir el trabajo, propongo usar una plantilla para líneas perpendiculares.

Sea P = (a, b) y Q = (c, d) y R = (- 1, -2)

LetO = (x, y) sea el ortocentro.

pendiente de PO = [matemática] \ frac {yb} {xa} [/ matemática] y pendiente de QR = [matemática] \ frac {d + 2} {c + 1} [/ matemática]

Como [math] PO \ perp QR [/ math], [math] \ frac {yb} {xa} \ times \ frac {d + 2} {c + 1} = -1 [/ math]

Esto se puede simplificar a [matemáticas] x (c + 1) + y (d + 2) = a (c + 1) + b (d + 2) …… (1) [/ matemáticas]

Ahora tomando (a, b) = (3, -9) y (c, d) = (5,9) y sustituyendo en (1) obtenemos

6x + 11y = -81 … (2)

Nuevamente tomando (a, b) = (5,9) y (c, d) = (3, -9) obtenemos otra línea como

4x-7y = -43 ….. (3)

Multiplicando (2) por 2 y restando 3 veces (3) obtenemos

43 años = -33

[matemáticas] y = – \ frac {33} {43}… .. (4) [/ matemáticas]

y correspondiente [matemáticas] x = – \ frac {520} {43} [/ matemáticas]

Entonces el ortocentro es [matemáticas] (- \ frac {520} {43}, – \ frac {33} {43}) [/ matemáticas]

[matemáticas] A = (3, -9), B = (- 1, -2), C = (5,9) [/ matemáticas]

[matemáticas] m_ {AB} = \ dfrac {-9 + 2} {3 + 1} = – \ dfrac {7} {4} [/ matemáticas]

[matemáticas] m_ {BC} = \ dfrac {9 + 2} {5 + 1} = \ dfrac {11} {6} [/ matemáticas]

[matemáticas] m_ {CA} = \ dfrac {9 + 9} {5–3} = 9 [/ matemáticas]


Ecuación de altitud de [matemática] A [/ matemática] a [matemática] BC [/ matemática]:

[matemáticas] y + 9 = \ dfrac {4} {7} (x-3) [/ matemáticas]

[matemáticas] \ implica y = \ dfrac {4} {7} x- \ dfrac {12} {7} -9 [/ matemáticas]

[matemáticas] \ implica y = \ dfrac {4} {7} x- \ dfrac {75} {7} …… .. [i] [/ matemáticas]

Ecuación de altitud de [matemática] B [/ matemática] a [matemática] AC [/ matemática]:

[matemáticas] y + 2 = – \ dfrac {6} {11} (x + 1) [/ matemáticas]

[matemáticas] \ implica y = – \ dfrac {6} {11} x- \ dfrac {6} {11} -2 [/ matemáticas]

[matemáticas] \ implica y = – \ dfrac {6} {11} x- \ dfrac {28} {11} ……. [ii] [/ matemáticas]

No necesitamos la tercera ecuación ya que todas las altitudes se cruzan dentro del triángulo en el mismo punto


[matemáticas] \ dfrac {4} {7} x- \ dfrac {75} {7} = – \ dfrac {6} {11} x- \ dfrac {28} {11} [/ matemáticas]

[matemáticas] \ implica \ dfrac {86} {77} = \ dfrac {629} {77} [/ matemáticas]

[matemáticas] \ implica \ en caja {x = \ dfrac {629} {86}} [/ matemáticas]

[matemáticas] y = \ dfrac {4} {7} \ cdot \ dfrac {629} {86} – \ dfrac {75} {7} [/ matemáticas]

[math] \ implica \ boxed {y = – \ dfrac {281} {43}} [/ math]


[matemáticas] (x, y) = \ left (\ dfrac {629} {77}, – \ dfrac {281} {43} \ right) [/ math]