Ülesanne.

Analüütilise geomeetria abil tõestage, et mistahes täisnurkse kolmnurga hüpotenuusi keskpunkt on võrdsel kaugusel kolmnurga igast tipust.

Vastus.

Oletame, et täisnurkne kolmnurk on defineeritud tippudega C(0, 0), B(0, b) ja A(a, 0). Hüpotenuusiks on lõik AB, mille keskpunkt on M(x, y), seega on vaja tõestada, et MA = MB = MC. Hüpotenuusi keskpunkt arvutatakse valemiga:

$$M = \lparen\frac{x_1 + x_2}{2}; \frac{y_1 + y_2}{2}\rparen$$

Seega on hüpotenuusi keskpunkt:

$$M = \lparen\frac{a + 0}{2}; \frac{0 + b}{2}\rparen=\lparen\frac{a}{2}; \frac{b}{2}\rparen$$

Järgnevalt koostame vektorite MA, MB ja MC võrrandid ning seejärel arvutame vektorite pikkused järgmiselt:

$$\vec{MA} = \lparen\frac{a}{2} - a; \frac{b}{2} - 0\rparen$$ $$\vert{\vec{MA}}\vert = \sqrt{\left(\frac{a}{2} - a\right)^2 + \left(\frac{b}{2} - 0\right)^2}$$

$$\vec{MB} = \lparen\frac{a}{2} - 0; \frac{b}{2} - b\rparen$$ $$\vert{\vec{MB}}\vert = \sqrt{\left(\frac{a}{2} - 0\right)^2 + \left(\frac{b}{2} - b\right)^2}$$

$$\vec{MC} = \lparen\frac{a}{2} - 0; \frac{b}{2} - 0\rparen$$ $$\vert{\vec{MC}}\vert = \sqrt{\left(\frac{a}{2} - 0\right)^2 + \left(\frac{b}{2} - 0\right)^2}$$

Lahendades võrrandid leiame:

$$\vert{\vec{MA}}\vert = \vert{\vec{MB}}\vert = \vert{\vec{MC}}\vert = \frac{\sqrt{a^2 + b^2}}{2}$$

Seega oleme jõudnud järelduseni, et hüpotenuusi keskpunkt on võrdsel kaugusel kolmnurga igast tipust.