Configuración con semicircunferencia

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Sean $C$ y $D$ dos puntos de la semicircunferencia de diámetro $AB$ tales que $B$ y $C$ están en semiplanos distintos respecto de la recta $AD$. Denotemos con $M, N$ y $P$ los puntos medios de $AC, DB$ y $CD$, respectivamente. Sean $O_A$ y $O_B$ los circuncentros de los triángulos $ACP$ y $BDP$. Demuestre que las rectas $O_AO_B$ y $MN$ son paralelas.




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No entendi muy bien lo de los

No entendi muy bien lo de los semi planos, pero ¿Es una cuadrilatero ciclico con AB diametro y   AD una de sus diagonales? bueno si es asi,

Sean $X$ e $Y$ los pies de perpendicularidad bajada desde $A$ y $B$  hacia $CD$ respectivamente. Notese las siguientes semejanzas de triangulos: $$1) XCA \equiv DBA ,   2) YDB\equiv CAB$$ de alli a que 

$1) \frac{XC}{DB}=\frac{CA}{BA}$ y tambien de $2) \frac{YD}{DB}=\frac{CA}{BA} \longrightarrow  (3) YD=XC$. Ahora:

La mediatriz de $CP$ con $W$ punto medio intersecta a $AD$ en $H$.          La mediatriz de $PD$ con $Z$ punto medio intersecta a $CB$ en $J$. Por el resultado en (3)  y aplicando tales se llega a que $(4) \frac{DH}{AH}=\frac{CJ}{JB}$.

Ahora tengamos en cuenta los siguientes puntos donde $\cap$ denota interseccion:

$ WH \cap MP = H' $ y $ZJ \cap PN = J'$. Por teorema de linea media  y el resultado en (4) se tendra que $(5) \frac{PH'}{H'M} = \frac{PJ'}{J'N}$.Sea $R$ el centro de la circunferencia. Los siguientes hechos son bastante conocidos:

  • $O_A$ esta sobre $MR$;  $O_B$ esta sobre $RN$
  • $W , H' ,O_A$ son colineales puesto que $WH'$ es mediatriz.
  • $Z ,J', O_B$ tambien estan alineados.
  • $H'O_A$ y $RP$ son paralelas. $\longrightarrow \frac{PH'}{H'M}=\frac{RO_A}{O_AM}$
  • ​$J'O_B $ es paralela a $RP \longrightarrow \frac{PJ'}{J'N}=\frac{RO_B}{O_BN}.$

De estos dos ultimos puntos y del resultado en (5) se obtiene que $\frac{RO_A}{O_AM}=\frac{RO_B}{O_BN}$. Y el reciproco de tales es suficiente para decir que $O_BO_A$ y $MN$ son paralelas.

Esta solucion, ocupo denotar muchos nuevos puntos asi que cualquier duda, preguntenme pues tal vez alla algunos errores de dedo.

Saludos 

Germán.

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Hola Germán, ya tengo la

Hola Germán, ya tengo la figura. Así podré orientarme en tus argumentos...

Te saluda

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Gracias, por la figura,si es

Gracias, por la figura,si es la misma que yo tengo.

Le mando un saludo! Profe Muñoz.

Germán Puga

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Hola Germán, Creo haber

Hola Germán,

Creo haber entendido todos los pasos. Únicamente no logré entender la justificación de este paso. ¿Podrías detallarla más?

Por teorema de linea media  y el resultado en (4) se tendra que (5) $\frac{PH'}{H'M} = \frac{PJ'}{J'N}$.

Saludos

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Ah claro, Jesus estaba

Ah claro, Jesus estaba intentando ver ¿por que pasaba eso? pero rapidamente demostre que es mentira (lo que echa abajo mi demostracion), suponemos que $CH'$ intersecta a $AD$ en $T$ esto si es mas obvio $\frac{MH'}{H'P} = \frac{AT}{TD}$ lo que supondria que $\frac{AH}{HD}={AT}{TD}$ pero solo existe un punto que divide a un segmento en una razon dada. Por lo que es mentira ese hecho, Jesus. Vere si se puede componer.

Saludos.

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iPero si se compone

iPero si se compone solito!

Solo se necesita ver la igualdad $CH'=H'P$ pues $WH'$ es mediatriz. De alli:

$\frac{AT}{TC}= \frac{MH'}{CH'} = \frac{MH'}{H'P} = \frac{AT}{TD}$ por lo que $TC=TD$ de alli sea $S$ la interseccion de $DJ'$ con $BC$ de la misma manera se puede demostrar que $DS=SC$.

Por lo que hay que demostrar que $\frac{DT}{TA}=\frac{CS}{SB}$ pero como $T y S$ estan sobre la mediatriz de $CD$ se pueden reusar los mismos argumentos de la primera parte de la demostracion para demostrar eso.

Saludos.

Imagen de jesus

Ya lo chequé y ya con eso

Ya lo chequé y ya con eso queda completa tu demostración. Me parece una demostración muy bien trabajada.

Para que conozcas otras soluciones te comparto uns bosquejo de la mía:

Notación: Llama $\mathcal{C}_A$ y $\mathcal{C}_B$ a las circunferencias circunscrita de ACP y BDP, respectivamente. Llama T al puntode intersección de AC y DB.

  1. Observa que T y P están en el eje radical de $\mathcal{C}_A$ y $\mathcal{C}_B$; por lo tanto TP es el eje radical
  2. Por lo tanto TP es perpendicular a $O_AO_B$.
  3. Demuestra que TP es perpendicular a MN probando que $TM^2 - TN^2 = PM^2 -PN^2$
    • Para ello utiliza las relaciones de $PM^2$ y $PN^2$ con los lados de los triángulos rectángulos ADB y ACB.
    • Para los cuadrados $TM^2$,  $TN^2$  se puede escribir en términos de la potencia de T respecto al círculo semicírculo

Saludos y muchas felicidades.

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Gracias Jesús, lo

Gracias Jesús, lo revisare.

Saludos

Germán.