“Pitagora e Euclide. Giochi matematici con triangoli, quadrati e cerchi” Nando Geronimi Milano - 4 ottobre 2014 PARIGI 2014.

Presentazione sul tema: "“Pitagora e Euclide. Giochi matematici con triangoli, quadrati e cerchi” Nando Geronimi Milano - 4 ottobre 2014 PARIGI 2014."— Transcript della presentazione:

1 “Pitagora e Euclide. Giochi matematici con triangoli, quadrati e cerchi”
Nando Geronimi Milano - 4 ottobre 2014 PARIGI

2 “Pitagora e Euclide. Giochi matematici con triangoli, quadrati e cerchi”
Nando Geronimi Milano - 4 ottobre 2014 "Giochi, Modelli, Storia“ Milano ottobre 2013

3 LA DIAGONALE D C Nel rettangolo ABCD (con AB > BC) la diagonale AC misura 25 m. Calcolate la misura di AB sapendo che i lati misurano un numero interi di metri. 25 B A “Pitagora e Euclide. Giochi matematici con triangoli, quadrati e cerchi”

4 TERNA PITAGORICA Una terna pitagorica è una terna di numeri interi positivi a, b, c tali che: a2 + b2 = c2 La prima e più conosciuta terna pitagorica (ridotta) è: 3, 4, 5 perché = 52 Una seconda terna pitagorica (ridotta) è: 5, 12, perché =132 Da ogni terna pitagorica ridotta del tipo a, b, c si ricavano infinite altre terne pitagoriche (derivate) moltiplicando ogni numero per un fattore k intero positivo: ka, kb, kc “Pitagora e Euclide. Giochi matematici con triangoli, quadrati e cerchi”

5 LA DIAGONALE D C Nel rettangolo ABCD (con AB > BC) la diagonale AC misura 25 m. Calcolate la misura di AB sapendo che i lati misurano un numero interi di metri. 25 15 TERNE PITAGORICHE 20 B A 3 – 4 – 5 5 – 12 – 13 La soluzione è unica? 6 – 8 – 10 … e se AC fosse 97 m? 9 – 12 – 15 12 – 16 – 20 15 – 20 – 25 “Pitagora e Euclide. Giochi matematici con triangoli, quadrati e cerchi”

6 LA DIAGONALE D C Nel rettangolo ABCD (con AB > BC) la diagonale AC misura 25 m. Calcolate la misura di AB sapendo che i lati misurano un numero interi di metri. 25 7 n n2 1 2 4 3 9 16 5 25 6 36 7 49 B A 24 “Pitagora e Euclide. Giochi matematici con triangoli, quadrati e cerchi”

7 CERCHI E TRAPEZI In figura vedete un trapezio isoscele, le basi misurano 14 e 20 cm, i lati sono tangenti a una circonferenza. Qual è (in cm2) l’area del cerchio? P.S. Nel calcolo, scrivete 22/7 al posto di π. I D C H O A B K “Pitagora e Euclide. Giochi matematici con triangoli, quadrati e cerchi”

8 CERCHI E TRAPEZI In figura vedete un trapezio isoscele, le basi misurano 14 e 20 cm, i lati sono tangenti a una circonferenza Qual è (in cm2) l’area del cerchio? P.S. Nel calcolo, scrivete 22/7 al posto di π. I D C H O A B K Il triangolo AOD è rettangolo in O AH=1/2 (AB) = 10 cm DH=1/2 (CD) = 7 cm Per il 2° teorema di Euclide: OH = √(AH x DH) = √ (10 x 7) Area cerchio: 10 x 7 x 22/7 = 220 cm2 “Pitagora e Euclide. Giochi matematici con triangoli, quadrati e cerchi”

9 UN QUADRILATERO NEL QUADRATO
G I triangoli AFD e GFB sono simili e il loro rapporto di similitudine è ½; allora: HF = ½ FN, e HF=1/3 HN. Nel quadrato ABCD, i punti I e K sono i punti medi di AD e di CD. Sapendo che il lato del quadrato misura 30 cm, quanto misura l’area del quadrilatero DIEF? Il triangolo AFD è 1/6 del quadrato ABCD. Il triangolo AEI è 1/5 del triangolo ABI, il quale è ¼ del quadrato. Il triangolo AEI è 1/20 del quadrato ABCD. N H L’area della parte ombreggiata (differenza tra le aree di AFD e AEI) è 1/6 – 1/20 = 7/60 dell’area del quadrato ABCD e misura: 302 x 7/60 = 105 cm2 “Pitagora e Euclide. Giochi matematici con triangoli, quadrati e cerchi”

10 LA BICI E LA PRESA D’ARIA
Una bicicletta è accuratamente appoggiata ad un muro. In questo muro, a livello del suolo, si trova una presa d’aria quadrata. Curiosamente i due angoli superiori della presa d’aria, coincidono con due punti della ruota, come indicato nella figura. Sapendo che il lato della presa d’aria misura 56 cm, quanto misura il diametro della ruota della bicicletta? Dare la risposta in centimetri, arrotondando eventualmente al centimetro più vicino. “Pitagora e Euclide. Giochi matematici con triangoli, quadrati e cerchi”

11 LA BICI E LA PRESA D’ARIA
“Pitagora e Euclide. Giochi matematici con triangoli, quadrati e cerchi”

12 LA BICI E LA PRESA D’ARIA
K D C 1° Teorema di Euclide: KH = DH2 / MH M Teorema di Pitagora: DH2 = AD2 + AH2 H B A DH2 = (2AH)2 + AH2 = 5 AH2 AD = MH = 2 AH KH = 5 AH2 / 2 AH = (5/2) AH = (5/4) AD AD = 56 cm KH = (5/4) 56 = 70 cm “Pitagora e Euclide. Giochi matematici con triangoli, quadrati e cerchi”

13 L’EREDITA’ (Finale nazionale 2014)
C Amerigo e Renato hanno ricevuto in eredità il terreno che vedete in figura. È una buona eredità, anche se il perimetro non raggiunge i decimetri. Si sono allora diviso il terreno in due parti che hanno, ciascuna, la forma di un triangolo rettangolo; il lato comune ha una lunghezza di 2014 dm e la misura di ogni lato è espressa da un numero intero di dm. Qual è esattamente il perimetro dell’intero terreno? 2014 D B A “Pitagora e Euclide. Giochi matematici con triangoli, quadrati e cerchi”

14 TERNA PITAGORICA Una terna pitagorica è una terna di numeri interi positivi a, b, c tali che a2 + b2 = c2 Quante terne pitagoriche si conoscono? Scrivete due numeri m e n interi positivi (m>n) Calcolate: a: m2 – n2 Esempi: m=2, n=1 a: 22 – 12 = 3 b: 2x2x1 = 4 c: = 5 Esempi: m=3, n=2 a: 32 – 22 = 5 b: 2x3x2 = 12 c: = 13 Esempi: m=5, n=2 a: 52 – 22 = 21 b: 2x5x2 = 20 c: = 29 b: 2mn c: m2+n2 “Pitagora e Euclide. Giochi matematici con triangoli, quadrati e cerchi”

15 L’EREDITA’ (Finale nazionale 2014)
2014 = 2 x 53 x 19 C Amerigo e Renato hanno ricevuto in eredità il terreno che vedete in figura. È una buona eredità, anche se il perimetro non raggiunge i decimetri. Si sono allora diviso il terreno in due parti che hanno, ciascuna, la forma di un triangolo rettangolo; il lato comune ha una lunghezza di 2014 dm e la misura di ogni lato è espressa da un numero intero di dm. Qual è esattamente il perimetro dell’intero terreno? 2014 D B A AB = = = 2448 CB = = = 3170 2° triangolo rettangolo: ipotenusa=2014=2x19x53=2x19x(49+4)=2x19x(72+22), m=7, n=2 CD= 2x19x(72-22) = 2x19x(49-4) = 2x19x45=1710 AD= 2x19x2x7x2=1064 Perimetro = = 8392 dm2 “Pitagora e Euclide. Giochi matematici con triangoli, quadrati e cerchi”

16 LA DIVISIONE DI EUGENIO
Il grande architetto Eugenio Itor adorava i numeri interi. Ammiratore di Pitagora e Talete, acquistò il campo triangolare rappresentato in figura i cui lati misuravano, maliziosamente, AB = 13 √63 m, AC = 15 √63 m BC = 14 √63 m.   Quando morì, i suoi due figli, Delim e Facil, si divisero il terreno in due parti aventi la stessa area. Delim e Facil decisero di costruire un muro di separazione rettilineo e perpendicolare al lato BC. Quanti metri misura, arrotondata al centimetro, la lunghezza del muro di separazione? Prendere 2,646 per √7 AB = 13 √63 m AC = 15 √63 m BC = 14 √63 m “Pitagora e Euclide. Giochi matematici con triangoli, quadrati e cerchi”

17 LA DIVISIONE DI EUGENIO
15 13 12 5 9 14 AB = 13 √63 m AC = 15 √63 m BC = 14 √63 m Perché non AB = 39 √7 m AC = 45 √7 m BC = 42 √7 m? “Pitagora e Euclide. Giochi matematici con triangoli, quadrati e cerchi”

18 LA DIVISIONE DI EUGENIO
15 13 12 5 9 14 H L’area del triangolo ABC misura 14x12/2 = 84 u2 L’area del triangolo AHC misura 9x12/2 = 54 u2 AB = 13 √63 m AC = 15 √63 m BC = 14 √63 m Il triangolo KMC (simile al triangolo AHC) deve avere un’area di 42 u2. MC/HC = √(42/54) = √(7) /3 Perché non AB = 13x3 x√7 = 39 √7 m AC = 15x3x √7 = 45 √7 m BC = 14x3 x√7 = 42 √7 m? HC = 9 x 3 x √7 MC = 9 x 3 x √7 x √7 /3 =63 MK = 12 x 3 x √7 x √7 / 3 = 84 m “Pitagora e Euclide. Giochi matematici con triangoli, quadrati e cerchi”

19 TERNA PITAGORICA 162+302 = 342 Scrivete due numeri a piacere.
Scrivete poi un terzo numero uguale alla somma dei primi due. Scrivere ora un quarto numero uguale alla somma degli ultimi due Calcolate il prodotto tra il primo e il quarto. Calcolate il doppio prodotto tra il secondo e il terzo. Avete trovato i primi due numeri una terna pitagorica! Qual è il terzo numero? Il quadrato del secondo più il quadrato del terzo. Esempio: 1° numero: 2 2° numero: 3 3° numero: 5 4° numero: 8 2x8=16 2x3x5=30 = 342 32+52 = 34 “Pitagora e Euclide. Giochi matematici con triangoli, quadrati e cerchi”

20 TERNA PITAGORICA di FIBO
La successione di Fibonacci: 1, 1, 2 , 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233, 377 ……….. Prendiamo 4 numeri consecutivi della successione. Esempio: 5, 8, 13, 21. Il prodotto tra il primo e il quarto numero: 5x21=105, il doppio prodotto tra il secondo e il terzo: 2x8x13=208 √( ) =√( ) = √54289) = 233 105, 208, 233 “Pitagora e Euclide. Giochi matematici con triangoli, quadrati e cerchi”

21 TERNA PITAGORICA di FIBO
Una generica successione di Fibonacci: a, b, a+b, a+2b, 2a+3b, 3a+5b, 5a+8b, 8a+13b, 13a+21b … Prendiamo i primi 4 numeri consecutivi della successione. a, b, a+b, a+2b Il prodotto tra il primo e il quarto numero: a2+2ab il doppio prodotto tra il secondo e il terzo: 2ab+2b2 sono i primi due termini di una terna pitagorica Il terzo numero è (a+b)2 +b2 “Pitagora e Euclide. Giochi matematici con triangoli, quadrati e cerchi”

22 IL PONTE SUL LAGO I due fratelli Pagne e Pion hanno ereditato ciascuno un giardino e un campo di forma quadrata, tutti diversi, che circondano un lago quadrangolare; l’angolo formato dalle due superfici di Pagne è retto. Giardino di Pion Campo di Pion Ponte sul lago Giardino di Pagne Pion è furente! Facendo una passeggiata lungo i 600 metri del perimetro del lago, si è accorto che suo fratello possedeva 600 m2 più di lui; ciò non è evidente poiché il lato del giardino di Pagne misura solo un metro in più del lato del proprio giardino. Campo di Pagne Sapendo che il ponte e i lati di tutti i quadrati misurano numeri interi di metri, quanto è lungo il ponte? (Suggerimento: la soluzione è unica ed è un multiplo di 5) “Pitagora e Euclide. Giochi matematici con triangoli, quadrati e cerchi”

23 IL PONTE SUL LAGO I due fratelli Pagne e Pion hanno ereditato ciascuno un giardino e un campo di forma quadrata, tutti diversi, che circondano un lago quadrangolare; l’angolo formato dalle due superfici di Pagne è retto. Giardino di Pion C Campo di Pion w D z Ponte sul lago Giardino di Pagne x Pion è furente! Facendo una passeggiata lungo i 600 metri del perimetro del lago, si è accorto che suo fratello possedeva 600 m2 più di lui; ciò non è evidente poiché il lato del giardino di Pagne misura solo un metro in più del lato del proprio giardino. y B A Campo di Pagne Sapendo che il ponte e i lati di tutti i quadrati misurano numeri interi di metri, quanto è lungo il ponte? (Suggerimento: la soluzione è unica ed è un multiplo di 5) AD: x AB: y CD: w BC: z w = x-1 x+y+w+z=600 x2+y2=w2+z2+600 “Pitagora e Euclide. Giochi matematici con triangoli, quadrati e cerchi”

24 IL PONTE SUL LAGO w = x-1 x+y+x-1+z=600 y+z=601-2x C
Giardino di Pion C Campo di Pion x2+y2 = (x-1)2+z2+600 D x2+y2 = x2-2x+1+z2+600 Ponte sul lago Giardino di Pagne y2 - z2= 601-2x B A (y–z) (y+z)= y+z y= 1+z Campo di Pagne (1+z)2 = -2x+1+z2+600 1+2z+z2 = -2x+1+z2+600 z = -x+300 y= 301-x AD: x AB: y CD: w BC: z w = x-1 x+y+w+z=600 x2+y2=w2+z2+600 “Pitagora e Euclide. Giochi matematici con triangoli, quadrati e cerchi”

25 IL PONTE SUL LAGO w = x-1 x+y+x-1+z=600 y+z=601-2x C
Giardino di Pion C Campo di Pion x2+y2 = (x-1)2+z2+600 D x2+y2 = x2-2x+1+z2+600 Ponte sul lago Giardino di Pagne y2 - z2= 601-2x B A (y–z) (y+z)= y+z y= 1+z Campo di Pagne (1+z)2 = -2x+1+z2+600 1+2z+z2 = -2x+1+z2+600 z = -x+300 y= 301-x AD: x AB: y CD: w BC: z w = x-1 x+y+w+z=600 I lati y, w, z sono espressi in funzione di x x2+y2=w2+z2+600 “Pitagora e Euclide. Giochi matematici con triangoli, quadrati e cerchi”

26 IL PONTE SUL LAGO Il ponte è lungo 215 metri x2+y2=n2
w = x-1 Giardino di Pion C z = -x+300 x2+y2=n2 Campo di Pion D y= 301-x Ponte sul lago Giardino di Pagne (Suggerimento: la soluzione è unica ed è un multiplo di 5) B A x, y, n è una terna pitagorica Campo di Pagne derivata da 3, 4, 5 ? Se si allora: y=4/3 x 4/3 x = x 7/3 x = 301 x = 129 = (3x43) y = 172 = (4x43) n = 215 = (5x43) w = 128 z = 171 Il ponte è lungo 215 metri “Pitagora e Euclide. Giochi matematici con triangoli, quadrati e cerchi”

27 ARBELO L’arbelo che parte è del semicilindro?
La decorazione in legno che ricorda un arbelo, è stata ricavata da un semicilindro di diametro AB da cui sono stati tagliati due semicilindri di diametro AC e BC; il punto C divide AB in due parti tali che AC = 3 BC. Sapendo che il semicilidro originale pesava esattamente 8 kg, quanto pesa l’arbelo? L’arbelo che parte è del semicilindro? L’area dell’arbelo è equivalente all’area del cerchio che ha per diametro il segmento CD. Se AB= 8, allora AC=6, BC=2 e, per il 2° di Euclide, CD=2√3. Area semicilindro: 42π /2 = 8 π Area arbelo: 3 π Se il semicilindro pesava 8 kg allora la decorazione pesa 3 kg. L’arbelo è i 3/8 del semicilindro “Pitagora e Euclide. Giochi matematici con triangoli, quadrati e cerchi”

28 Il casco del cavaliere (Semifinale 2012)
Nella figura (simmetrica rispetto all’asse verticale) vedete un casco da cavaliere. I cinque vertici del pentagono sono situati su una stessa circonferenza. I tre lati più piccoli dello stesso pentagono hanno una lunghezza uguale al raggio di questa circonferenza, ovvero di 25 cm. I punti medi dei lati maggiori del pentagono delimitano la base inferiore del triangolo grigio (che rappresenta la visiera del casco); i vertici alti del triangolo grigio e del pentagono coincidono. Qual è la superficie della visiera del casco (espressa in cm2 e arrotondata al cm2 più vicino)? Nota: se necessario, per scrivere il risultato finale si prenderà 1,414 per √2 ; 1,732 per √3 ; 2,236 per √5). “Pitagora e Euclide. Giochi matematici con triangoli, quadrati e cerchi”

29 Il casco del cavaliere r = AB = CD = DE = 25 cm S(MND) = ?
Nella figura (simmetrica rispetto all’asse verticale) vedete un casco da cavaliere. I cinque vertici del pentagono sono situati su una stessa circonferenza. I tre lati più piccoli dello stesso pentagono hanno una lunghezza uguale al raggio di questa circonferenza, ovvero di 25 cm. I punti medi dei lati maggiori del pentagono delimitano la base inferiore del triangolo grigio (che rappresenta la visiera del casco); i vertici alti del triangolo grigio e del pentagono coincidono. Qual è la superficie della visiera del casco (espressa in cm2 e arrotondata al cm2 più vicino)? Nota: se necessario, per scrivere il risultato finale si prenderà 1,414 per √2 ; 1,732 per √3 ; 2,236 per √5). E C O M N B A r = AB = CD = DE = 25 cm S(MND) = ? “Pitagora e Euclide. Giochi matematici con triangoli, quadrati e cerchi”

30 Il casco del cavaliere r = AB = CD = DE = 25 cm S(MND) = ? ED=r AE=r√2
120° D ED=r AE=r√2 EM=r√2/2 DM=EM x sen 105°/sen 30° (teorema dei seni) Il triangolo MND è equilatero. S(MND) = DM2 sen60° x 1/2 ……………….. Nota: se necessario, per scrivere il risultato finale si prenderà 1,414 per √2 ; 1,732 per √3 ; 2,236 per √5). 60° E C 45° O 90° M N 30° B A r = AB = CD = DE = 25 cm S(MND) = ? “Pitagora e Euclide. Giochi matematici con triangoli, quadrati e cerchi”

31 Il casco del cavaliere H r = AB = CD = DE = 25 cm S(MND) = ? EC = r √3
MN = (EC+AB)/2 = r (√3 +1)/2 MH = MN/2 = r (√3 +1)/4 DH = (MH)√3 = r (√3 +1)√3/4 = r (3+√3)/4 S (MND) = MHxDH = [r (√3 +1)/4] x [r (3+√3)/4 ] = = r2 (6+4 √3)/16 = = 625 (6+6,928)/16 = 625 x 12,928 /16 = = 505 cm2 Nota: se necessario, per scrivere il risultato finale si prenderà 1,414 per √2 ; 1,732 per √3 ; 2,236 per √5). E C O M N H B A r = AB = CD = DE = 25 cm S(MND) = ? “Pitagora e Euclide. Giochi matematici con triangoli, quadrati e cerchi”