Problema 119.-  Sea ABC un triángulo equilátero.  Tracemos la circunferencia circunscrita.

 Sean L y M los puntos medios de AB y AC. La recta LM corta a la circunferencia en X e Y.

Demostrar que LM/MY= número de oro.

Solución de Saturnino Campo Ruiz, profesor del IES Fray Luis de León de Salamanca.- Supongamos que los vértices del triángulo equilátero ABC son los afijos de las soluciones complejas de la ecuación z3 = 1. (Tomamos el lado del triángulo equilátero igual a la unidad). Son pues, los afijos de los números complejos z1 = 1, z2 = ; z3 =  respectivamente. La suma de los tres es igual a cero, siendo complejos conjugados los dos últimos y su producto igual a la unidad. A su vez, los puntos L y M son los afijos de los números complejos zL = ½( z1 + z2); zM = ½(zz3); LM viene representado por el número complejo zLM = ½(z3 z1). Los vectores LM y MY tienen el mismo sentido, si expresamos LM = aMY, por estar sobre la misma recta, el escalar a ha de ser un número real positivo.

El punto Y es el afijo del número complejo zY = zM  + zMY = ½(zz3) +1/a· zLM  = ½(zz3) +1/a ·½(z3 z1). Multiplicando por 2a, tendremos 2zY =a( zz3)+ z3 z1 = –a + z3 – 1. Para que Y esté sobre la circunferencia unidad, el módulo de su vector representativo zY, ha de ser igual a 1, o de forma equivalente, z3 –(1+a) ha de tener módulo 2a.

Para calcular este módulo multiplicamos por su conjugado, el número, z2 –(1+a) obteniendo así el cuadrado del mismo.

4a2 = [z3–(1+a)][z2–(1+a)]=(1+a)2—( zz3)(1+a) +  z2 z3  .  

Sustituyendo la suma y el producto de los complejos que aparecen en la expresión anterior se tiene  4a2 = (1+a)2 + (1+a) +  1.  Desarrollando y trasponiendo términos resulta

3a2 -- 3a - 3 = 0  o bien a2 - a - 1 = 0, que es la ecuación que verifica el número de oro. Con esto queda demostrado que a =  es el número de oro.