Геометрический кейс: при построении окружности, описанной около треугольника, ученик использовал пересечение медиан вместо пересечения серединных перпендикуляров; обсуди ошибку и предложи наглядный контрпример
Коротко об ошибке: пересечение медиан (центроид) и пересечение серединных перпендикуляров (описанный центр, циркумцентр) — разные точки с разными свойствами. Центроид — точка пересечения медиан, делит каждую медиану в отношении 2:12:12:1 от вершины; циркумцентр — точка, равнов удалённая от всех вершин треугольника (центр описанной окружности). Поэтому центр окружности нельзя заменить центроидом — от центроида расстояния до вершин, вообще говоря, не равны. Наглядный контрпример. Возьмём треугольник с вершинами A(0,0), B(4,0), C(0,3)A(0,0),\; B(4,0),\; C(0,3)A(0,0),B(4,0),C(0,3). Центроид G=(0+4+03,0+0+33)=(43,1).
G=\Big(\frac{0+4+0}{3},\frac{0+0+3}{3}\Big)=\Big(\frac{4}{3},1\Big). G=(30+4+0,30+0+3)=(34,1).
Циркумцентр (для прямого угла в AAA — середина гипотенузы BCBCBC): O=(4+02,0+32)=(2,32).
O=\Big(\frac{4+0}{2},\frac{0+3}{2}\Big)=(2,\tfrac{3}{2}). O=(24+0,20+3)=(2,23). Расстояния от GGG до вершин: GA=(43)2+12=259=53,GB=(4−43)2+(0−1)2=733.
GA=\sqrt{\Big(\frac{4}{3}\Big)^2+1^2}=\sqrt{\tfrac{25}{9}}=\tfrac{5}{3}, \qquad GB=\sqrt{\Big(4-\frac{4}{3}\Big)^2+(0-1)^2}=\frac{\sqrt{73}}{3}. GA=(34)2+12=925=35,GB=(4−34)2+(0−1)2=373.
Видно, что GA≠GBGA\ne GBGA=GB, значит окружность с центром в GGG не проходит через все вершины. Для сравнения радиус описанной окружности (с центром OOO): OA=22+(32)2=2.5,
OA=\sqrt{2^2+\big(\tfrac{3}{2}\big)^2}=2{.}5, OA=22+(23)2=2.5,
и окружность с центром OOO проходит через A,B,CA,B,CA,B,C. Когда совпадают: центроид и циркумцентр совпадают только в равностороннем треугольнике. Как исправить: при построении описанной окружности нужно пересекать серединные перпендикуляры к сторонам (или найти точку, равновдалённую от всех трёх вершин), а не медианы.
Наглядный контрпример. Возьмём треугольник с вершинами
A(0,0), B(4,0), C(0,3)A(0,0),\; B(4,0),\; C(0,3)A(0,0),B(4,0),C(0,3).
Центроид
G=(0+4+03,0+0+33)=(43,1). G=\Big(\frac{0+4+0}{3},\frac{0+0+3}{3}\Big)=\Big(\frac{4}{3},1\Big).
G=(30+4+0 ,30+0+3 )=(34 ,1). Циркумцентр (для прямого угла в AAA — середина гипотенузы BCBCBC):
O=(4+02,0+32)=(2,32). O=\Big(\frac{4+0}{2},\frac{0+3}{2}\Big)=(2,\tfrac{3}{2}).
O=(24+0 ,20+3 )=(2,23 ).
Расстояния от GGG до вершин:
GA=(43)2+12=259=53,GB=(4−43)2+(0−1)2=733. GA=\sqrt{\Big(\frac{4}{3}\Big)^2+1^2}=\sqrt{\tfrac{25}{9}}=\tfrac{5}{3},
\qquad
GB=\sqrt{\Big(4-\frac{4}{3}\Big)^2+(0-1)^2}=\frac{\sqrt{73}}{3}.
GA=(34 )2+12 =925 =35 ,GB=(4−34 )2+(0−1)2 =373 . Видно, что GA≠GBGA\ne GBGA=GB, значит окружность с центром в GGG не проходит через все вершины. Для сравнения радиус описанной окружности (с центром OOO):
OA=22+(32)2=2.5, OA=\sqrt{2^2+\big(\tfrac{3}{2}\big)^2}=2{.}5,
OA=22+(23 )2 =2.5, и окружность с центром OOO проходит через A,B,CA,B,CA,B,C.
Когда совпадают: центроид и циркумцентр совпадают только в равностороннем треугольнике.
Как исправить: при построении описанной окружности нужно пересекать серединные перпендикуляры к сторонам (или найти точку, равновдалённую от всех трёх вершин), а не медианы.