Il concetto di luogo geometrico è fondamentale: descrive l’insieme di tutti e soli i punti che soddisfano una certa proprietà. I due esempi più importanti sono l’asse di un segmento e la bisettrice di un angolo, che ritroveremo studiando i punti notevoli del triangolo. La sezione introduce anche la distanza punto-retta e la nozione di teorema inverso.
The concept of a locus is fundamental: it describes the set of all and only the points that satisfy a certain property. The two most important examples are the perpendicular bisector of a segment and the bisector of an angle, which we will meet again when studying the notable points of a triangle. The section also introduces the point-line distance and the notion of the converse theorem.
Un luogo geometrico è un modo di descrivere una figura non tramite la sua forma, ma tramite una proprietà che i suoi punti — e solo essi — possiedono.
Definizione — Luogo geometrico
Un luogo geometrico è l’insieme di tutti e soli i punti che godono di una certa proprietà.
- Tutti: ogni punto con quella proprietà appartiene al luogo (condizione sufficiente).
- Soli: solo punti con quella proprietà appartengono al luogo (condizione necessaria).
I due luoghi geometrici più importanti del piano sono l’asse di un segmento e la bisettrice di un angolo.
Proprietà — Asse e bisettrice come luoghi
- L’asse di un segmento è il luogo geometrico dei punti equidistanti dagli estremi.
- La bisettrice di un angolo è il luogo geometrico dei punti equidistanti dai due lati.
A sinistra: i punti dell’asse sono equidistanti dagli estremi e . A destra: i punti della bisettrice sono equidistanti dai due lati dell’angolo.
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Argomenti: Geometria euclidea
Concetti: Asse del segmento · Bisettrice angolo · Luogo geometrico
Competenze: Geometria sintetica
A locus is a way of describing a figure not through its shape, but through a property that its points — and only they — possess.
Definition — Locus
A locus is the set of all and only the points that enjoy a certain property.
- All: every point with that property belongs to the locus (a sufficient condition).
- Only: only points with that property belong to the locus (a necessary condition).
The two most important loci of the plane are the perpendicular bisector of a segment and the bisector of an angle.
Property — Perpendicular bisector and angle bisector as loci
- The perpendicular bisector of a segment is the locus of the points equidistant from the endpoints.
- The bisector of an angle is the locus of the points equidistant from the two sides.
On the left: the points of the perpendicular bisector are equidistant from the endpoints and . On the right: the points of the bisector are equidistant from the two sides of the angle.
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Topics: Euclidean geometry
Concepts: Perpendicular bisector of a segment · Angle bisector · Locus
Skills: Synthetic geometry
Parlare di punti “equidistanti dai lati” richiede una definizione precisa di distanza tra un punto e una retta. Tra tutti i segmenti che congiungono il punto alla retta, il più corto è quello perpendicolare.
Definizione — Distanza punto-retta
La distanza di un punto da una retta è la lunghezza del segmento , dove è il piede della perpendicolare da a .
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Argomenti: Geometria euclidea
Concetti: Altezza · Distanza punto retta · Retta
Talking about points “equidistant from the sides” requires a precise definition of the distance between a point and a line. Among all the segments joining the point to the line, the shortest is the perpendicular one.
Definition — Point-line distance
The distance of a point from a line is the length of the segment , where is the foot of the perpendicular from to .
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Topics: Euclidean geometry
Concepts: Height · Point-line distance · Line
Dimostriamo una delle due implicazioni che caratterizzano l’asse come luogo geometrico: ogni punto equidistante dagli estremi appartiene all’asse.
Dimostrazione — Asse come luogo geometrico
Dimostriamo che se un punto è equidistante dagli estremi e di un segmento, allora appartiene all’asse di .
- Ipotesi. .
- Costruzione. Sia il punto medio di . Congiungiamo con .
- Osservo. I triangoli e hanno: (ipotesi), (costruzione), in comune.
- Deduco. Per il III criterio (SSS): .
- Deduco. Dunque . Ma sono anche supplementari (), quindi .
- Deduco. Segue nel punto medio : cioè sta sull’asse di .
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Argomenti: Geometria euclidea
Concetti: Asse del segmento · Criteri congruenza · Dimostrazione · Luogo geometrico
Competenze: Dimostrare · Geometria sintetica
We prove one of the two implications that characterise the perpendicular bisector as a locus: every point equidistant from the endpoints lies on the perpendicular bisector.
Proof — The perpendicular bisector as a locus
We prove that if a point is equidistant from the endpoints and of a segment, then lies on the perpendicular bisector of .
- Hypothesis. .
- Construction. Let be the midpoint of . Join to .
- Observe. The triangles and have: (hypothesis), (construction), in common.
- Deduce. By the third criterion (SSS): .
- Deduce. Hence . But they are also supplementary (), so .
- Deduce. It follows that at the midpoint : that is, lies on the perpendicular bisector of .
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Topics: Euclidean geometry
Concepts: Perpendicular bisector · Congruence criteria · Proof · Locus
Skills: Proving · Synthetic geometry
Caratterizzare un luogo geometrico richiede in realtà di dimostrare due implicazioni: quella diretta e quella inversa. Ma attenzione: non sempre l’inverso di un teorema è vero.
Osservazione — Teorema inverso
Il teorema inverso di “Se allora ” è “Se allora ”. Non tutti i teoremi hanno un inverso valido.
Esempio: “insegnante universitario laureato” è vero, ma “laureato insegnante universitario” è falso.
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Argomenti: Geometria euclidea
Concetti: Dimostrazione · Teorema inverso
Competenze: Dimostrare
Characterising a locus actually requires proving two implications: the direct one and the converse one. But beware: the converse of a theorem is not always true.
Remark — Converse theorem
The converse theorem of “If then ” is “If then ”. Not all theorems have a valid converse.
Example: “university lecturer graduate” is true, but “graduate university lecturer” is false.
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Topics: Euclidean geometry
Concepts: Proof · Converse theorem
Skills: Proving