Date nello spazio tre rette parallele,
esiste un triangolo equilatero
con un vertice
su ciascuna delle tre rette?


Soluzione all’appendice del problema di dicembre 1999 proposta da Emanuele Spadaro della classe IV A del liceo scientifico Galilei di Catania.


Date le tre rette parallele nello spazio (che chiamiamo r, s e t) si prenda un piano perpendicolare ad esse: si chiamino A, B e C le rispettive intersezioni tra il piano e le rette t, s e r e siano AB=c, AC=b e CB=a, e senza perdere di generalità supponiamo a>=b>=c.

Il problema si riduce nel trovare due punti D e E rispettivamente su r e t tali che EB=DB=ED e cioè posto DC=x e EA=y bisogna che sia verificato per il teorema di Pitagora il sistema

X^2+a^2=y^2+c^2 e x^2+a^2=(y-x)^2+b^2

dove x e y sono numeri reali positivi, perché per come abbiamo supposto a, b e c si ha che CD e EA giacciono sulla stesso semispazio rispetto al piano che abbiamo tracciato, e cioè y-x<y.

Risolviamo il sistema, ricavando x dalla prima

X=sqrt(y^2 + c^2-a^2) e sostituendolo alla seconda a^2=y^2-2xy+b^2 otteniamo ponendo k=a^2-c^2 e p=a^2-b^2 (si ha dunque k>p)

Y^2-2y *sqrt(y^2-k)=p da cui ordinando ed elevando a quadrato sotto la condizione che sia y^2³ k

                        Y^4-2py^2+p^2=4y^2 * (y^2-k)                  da cui

3y^4 + 2y^2(p-2k) – p^2=0  

e è un equazione biquadratica con due radici perY^2 una positiva ed una negativa perché qualunque sia il segno di p-2k si ha una variazione e una permanenza di segno (regola di Cartesio).

Tralasciando la soluzione negativa (i valori di y che a noi interessano sono reali) prendiamo quella positiva

Y^2=(2k-p+2sqrt(p^2-pk+k^2)/3 che è sicuramente accettabile perché è > di k (basta verificare che la disequazione 2k-p+2sqrt(p^2-pk+k^2)³ 3k è sempre vera).

Le soluzioni da noi cercate sono dunque la radice positiva di y^2 cioè

                     y=sqrt(2k-p+2sqrt(p^2-pk+k^2))                      e

x=sqrt(y^2-k)=sqrt(k-p+2sqrt(p^2-pk+k^2)).

Dalla costruzione di x e y, cioè di DC e EA, resta dimostrata l’esistenza d’infiniti triangoli rettangoli su tre rette parallele nello spazio.


| Torna a Problematematicamente |