Problema 215.

Propuesto por Juan Bosco Romero Márquez, profesor colaborador de la Universidad de Valladolid

Sea AD una ceviana cualquiera del triángulo ABC donde D está en el lado BC.
Con centro en D, se construyen las dos circunferencias de radios respectivos, DB, y DC, que denotamos por C1 y C2, respectivamente.
Sean E y F, los puntos donde las circunferencias C1 y C2

intersecan con la circunscrita C, respectivamente.
Probar que :
1) Los puntos E, F y D están alineados.
2) Hallar el lugar geométrico descrito por los puntos E y F,
respectivamente, cuando D, varía a lo largo del lado BC.

Solución  de Ricard Peiró i Estruch Profesor de Matemáticas del IES 1 de Xest (València):

a)

El cuadrilátero BFCE está inscrito en la circunferencia C3. Sea O el centro.

D es el centro de la circunferencia C1 la mediatriz a la cuerda  pasa por los puntos O D.

D es el centro de la circunferencia C2 la mediatriz a la cuerda  pasa por los puntos O, D

La recta que pasa por los puntos OD es perpendicular a  y .

Entonces  y  son paralelos.

Por tanto, los segmentos  y  son iguales.

Por tanto los triángulos ,  son iguales.

Entonces .

Entonces D, E, F están alineados.

b)

Supongamos  es diámetro de la circunferencia C3 circunscrita, es decir  de centro O el punto medio de .

Entonces el lugar geométrico es toda la circunferencia C3. Ya que dado cualquier punto X de la circunferencia C3 las mediatrices a  y a  intersectan los lados  en O y X pertenece a la circunferencia de centro O y radio .

Supongamos que , entonces  es menor que el diámetro de la circunferencia C3.

Determinemos el lugar geométrico de los puntos E del problema.

Consideremos la circunferencia de centro C que pasa por B que corta la circunferencia C3 en el punto Y.

Veamos que el arco de circunferencia BCY es el lugar geométrico del punto E al variar cualquier punto D sobre el segmento .

Sea P sobre el arc BCY. . .

La mediatriz del segmento  corta el segmento  en D’. La circunferencia de centro D’ que pasa por B corta la circunferencia C3 en P.

Sea P’ en el arco complementario a BCY.

Tenemos que .

La mediatriz del segmento  no corta el segmento .

Entonces no existe D sobre  tal que .

Análogamente lo probaríamos para .