Mathematics · Boek 1 · Grades 1–9

Wiskunde basisschool en onderbouw

Wiskunde basisschool en onderbouw · Grades 1–9

68De stelling van Thales

Hoe meet je de hoogte van een piramide zonder erop te klimmen? Thales van Milete vergeleek haar schaduw met de schaduw van een stok. Zijn stelling — parallelle lijnen verdelen lijnstukken in evenredige stukken — is het wiskundige hart van maquettes, kaarten en vergrotingen, en een van de oudste stellingen met een naam.

68.1 De stelling

Stelling 68.1 (Thales)

Zij twee lijnen die elkaar in een punt AA snijden. Neem MM op de eerste lijn en NN op de tweede, met BB verder op de eerste en CC verder op de tweede. Zijn de lijnen (MN)(MN) en (BC)(BC) parallel, dan hebben de driehoeken AMNAMN en ABCABC evenredige zijden:

AMAB=ANAC=MNBC.\frac{AM}{AB} = \frac{AN}{AC} = \frac{MN}{BC}.

Bewijs. Op dit niveau zonder bewijs aangenomen.

De twee standen van Thales: geneste driehoeken (links) en de “vlinderstand”, waarbij M en N aan de andere kant van A liggen (rechts). In beide is (MN) (BC) en zijn de drie verhoudingen gelijk. De twee standen van Thales: geneste driehoeken (links) en de “vlinderstand”, waarbij M en N aan de andere kant van A liggen (rechts). In beide is (MN) (BC) en zijn de drie verhoudingen gelijk.
De twee standen van Thales: geneste driehoeken (links) en de “vlinderstand”, waarbij MM en NN aan de andere kant van AA liggen (rechts). In beide is (MN)(BC)(MN) \parallel (BC) en zijn de drie verhoudingen gelijk.

Methode 68.2 (Een lengte berekenen met Thales)

  1. Bepaal het punt AA waar de twee lijnen elkaar snijden en de twee parallelle lijnen; benoem de twee driehoeken;
  2. schrijf de drie gelijke verhoudingen op, telkens “kleine driehoek gedeeld door grote driehoek”;
  3. houd de gelijkheid van de twee verhoudingen over waarin de drie bekende lengten en de onbekende voorkomen;
  4. los de verhouding die je zo krijgt op door kruislings te vermenigvuldigen.

Voorbeeld 68.3

Stel in de linkerstand hierboven dat AM=3AM = 3, AB=5AB = 5, AN=2.4AN = 2.4 en MN=3.3MN = 3.3, en laten we ACAC en BCBC berekenen. Thales geeft

AMAB=ANAC=MNBC,dat wil zeggen35=2.4AC=3.3BC.\frac{AM}{AB} = \frac{AN}{AC} = \frac{MN}{BC}, \qquad\text{dat wil zeggen}\qquad \frac35 = \frac{2.4}{AC} = \frac{3.3}{BC}.

Uit 35=2.4AC\frac35 = \frac{2.4}{AC} volgt door kruislings te vermenigvuldigen: 3×AC=5×2.4=123 \times AC = 5 \times 2.4 = 12, dus AC=4AC = 4. Uit 35=3.3BC\frac35 = \frac{3.3}{BC}: 3×BC=16.53 \times BC = 16.5, dus BC=5.5BC = 5.5.

Voorbeeld 68.4 (Thales in het echte leven)

Een verticale stok van 11 m hoog werpt een schaduw van 1.51.5 m, terwijl een boom op hetzelfde ogenblik een schaduw van 1212 m werpt. Zonnestralen zijn parallel, dus staan de driehoeken van stok-met-schaduw en boom-met-schaduw in de stand van Thales:

hoogte van de boom1=121.5,dus is de boom 8 m hoog.\frac{\text{hoogte van de boom}}{1} = \frac{12}{1.5}, \qquad\text{dus is de boom } 8 \text{ m hoog.}

68.2 De omgekeerde stelling

Stelling 68.5 (Omgekeerde stelling van Thales)

Met de punten geplaatst als in Stelling 68.1 (MM op (AB)(AB), NN op (AC)(AC), in dezelfde orde op beide lijnen): geldt

AMAB=ANAC,\frac{AM}{AB} = \frac{AN}{AC},

dan zijn de lijnen (MN)(MN) en (BC)(BC) parallel.

Bewijs. Op dit niveau zonder bewijs aangenomen.

Methode 68.6 (Parallellisme bewijzen of weerleggen)

  1. Bereken de twee verhoudingen AMAB\dfrac{AM}{AB} en ANAC\dfrac{AN}{AC} afzonderlijk (als breuken, niet als afrondingen);
  2. zijn ze gelijk en liggen de punten in dezelfde orde op de twee lijnen, dan zijn de lijnen parallel (omgekeerde stelling van Thales);
  3. verschillen ze, dan zijn de lijnen niet parallel — want waren ze dat, dan zou de stelling van Thales gelijke verhoudingen opleggen.

Voorbeeld 68.7

Op lijn 1 is AM=4AM = 4 en AB=10AB = 10; op lijn 2 is AN=6AN = 6 en AC=15AC = 15. Dan is

AMAB=410=25,ANAC=615=25:\frac{AM}{AB} = \frac{4}{10} = \frac25, \qquad \frac{AN}{AC} = \frac{6}{15} = \frac25 :

gelijke verhoudingen, dezelfde orde: (MN)(BC)(MN) \parallel (BC).

Met AC=14AC = 14 in de plaats: 614=3725\frac{6}{14} = \frac37 \neq \frac25, dus zijn de lijnen niet parallel.

68.3 Vergroten en verkleinen

Definitie 68.8 (Een figuur schalen)

Een figuur vergroten of verkleinen met de schaalfactor k>0k > 0 betekent al haar lengten met kk vermenigvuldigen: een vergroting wanneer k>1k > 1, een verkleining wanneer k<1k < 1. In de stand van Thales is de driehoek AMNAMN de verkleining van ABCABC met de factor k=AMABk = \frac{AM}{AB}.

Propositie 68.9 (Gevolg voor hoeken en oppervlakten)

Schalen met de factor kk behoudt de hoeken en de vorm van figuren, vermenigvuldigt elke lengte met kk, en vermenigvuldigt elke oppervlakte met k2k^2.

Bewijs. Op dit niveau zonder bewijs aangenomen.

De lengten verdubbelen (k = 2) vermenigvuldigt de oppervlakte met k2 = 4: vier exemplaren van de kleine rechthoek betegelen de grote.
De lengten verdubbelen (k=2k = 2) vermenigvuldigt de oppervlakte met k2=4k^2 = 4: vier exemplaren van de kleine rechthoek betegelen de grote.

Voorbeeld 68.10

Een foto van 10×1510 \times 15 cm wordt vergroot met schaalfactor k=3k = 3: de afdruk meet 30×4530 \times 45 cm. Haar oppervlakte gaat van 150150 cm2^2 naar 150×9=1350150 \times 9 = 1350 cm2^299 keer groter, niet 33.

68.4 Oefeningen

Oefening 68.1

De lijnen (MN)(MN) en (BC)(BC) zijn parallel, met MM op [AB][AB] en NN op [AC][AC]; en AM=2AM = 2, AB=6AB = 6, AN=3AN = 3, BC=9BC = 9. Bereken ACAC en MNMN.

Oplossing

Oplossing van Oefening 68.1.

Thales: AMAB=ANAC=MNBC\dfrac{AM}{AB} = \dfrac{AN}{AC} = \dfrac{MN}{BC}, dat wil zeggen 26=13\dfrac26 = \dfrac13. Dus geeft 3AC=13\dfrac{3}{AC} = \dfrac13 dat AC=9AC = 9, en MN9=13\dfrac{MN}{9} = \dfrac13 dat MN=3MN = 3.

Oefening 68.2

Dezelfde stand: AM=5AM = 5, MB=3MB = 3 (let op: MBMB, niet ABAB!), AN=4AN = 4. Bereken ACAC.

Oplossing

Oplossing van Oefening 68.2.

Zoek eerst AB=AM+MB=5+3=8AB = AM + MB = 5 + 3 = 8. Dan geeft AMAB=ANAC\dfrac{AM}{AB} = \dfrac{AN}{AC} dat 58=4AC\dfrac58 = \dfrac{4}{AC}, dus 5×AC=325 \times AC = 32 en AC=6.4AC = 6.4.

Oefening 68.3

In een vlinderstand ligt AA tussen MM en BB en tussen NN en CC, met (MN)(BC)(MN) \parallel (BC); verder is AM=3AM = 3, AB=7.5AB = 7.5, AN=2AN = 2, MN=2.6MN = 2.6. Bereken ACAC en BCBC.

Oplossing

Oplossing van Oefening 68.3.

De vlinderstand werkt precies zoals de geneste stand: AMAB=ANAC=MNBC\dfrac{AM}{AB} = \dfrac{AN}{AC} = \dfrac{MN}{BC}, dat wil zeggen 37.5=25\dfrac{3}{7.5} = \dfrac25. Dus geeft 2AC=25\dfrac{2}{AC} = \dfrac25 dat AC=5AC = 5, en 2.6BC=25\dfrac{2.6}{BC} = \dfrac25 dat BC=2.6×52=6.5BC = \dfrac{2.6 \times 5}{2} = 6.5.

Oefening 68.4

MM ligt op [AB][AB] met AM=6AM = 6, AB=8AB = 8; NN ligt op [AC][AC] met AN=9AN = 9, AC=12AC = 12. Zijn de lijnen (MN)(MN) en (BC)(BC) parallel?

Oplossing

Oplossing van Oefening 68.4.

AMAB=68=34\dfrac{AM}{AB} = \dfrac68 = \dfrac34 en ANAC=912=34\dfrac{AN}{AC} = \dfrac{9}{12} = \dfrac34: gelijke verhoudingen, punten in dezelfde orde, dus is (MN)(BC)(MN) \parallel (BC) volgens de omgekeerde stelling van Thales.

Oefening 68.5 ★★

Zoals hierboven, met AM=4AM = 4, AB=6AB = 6, AN=5AN = 5, AC=8AC = 8. Zijn (MN)(MN) en (BC)(BC) parallel? Verantwoord zorgvuldig.

Oplossing

Oplossing van Oefening 68.5.

AMAB=46=23\dfrac{AM}{AB} = \dfrac46 = \dfrac23 en ANAC=58\dfrac{AN}{AC} = \dfrac58. Op gemeenschappelijke noemer: 23=1624\dfrac23 = \dfrac{16}{24} en 58=1524\dfrac58 = \dfrac{15}{24}: de verhoudingen verschillen. Waren de lijnen parallel, dan zou de stelling van Thales gelijke verhoudingen opleggen — dus zijn (MN)(MN) en (BC)(BC) niet parallel.

Oefening 68.6 ★★

Een persoon van 1.81.8 m staat op 22 m van de voet van een straatlantaarn; haar schaduw meet 33 m. Teken de stand van Thales die de lantaarn, de persoon en het uiteinde van de schaduw vormen, en bereken de hoogte van de lantaarn.

Oplossing

Oplossing van Oefening 68.6.

Zij SS het uiteinde van de schaduw, PP de bovenkant van het hoofd van de persoon en LL de top van de lantaarn. De persoon (1.81.8 m op afstand 33 m van SS) en de lantaarn (hoogte hh op afstand 3+2=53 + 2 = 5 m van SS) zijn twee parallelle verticale lijnstukken die door de lichtstraal (SL)(SL) worden gesneden: Thales vanuit het punt SS geeft

1.8h=35,dush=1.8×53=3 m.\frac{1.8}{h} = \frac{3}{5}, \qquad\text{dus}\quad h = \frac{1.8 \times 5}{3} = 3 \text{ m}.

Oefening 68.7 ★★

Een kaart heeft schaal 1:250001 : 25\,000 (de lengten op de kaart zijn de echte lengten vermenigvuldigd met k=125000k = \frac{1}{25000}).

  1. Twee dorpen liggen op de kaart 6.86.8 cm van elkaar. Wat is de echte afstand, in km?
  2. Een bos heeft op de kaart een oppervlakte van 88 cm2^2. Wat is zijn echte oppervlakte, in km2^2?
Oplossing

Oplossing van Oefening 68.7.

1. Echte afstand: 6.8×25000=1700006.8 \times 25\,000 = 170\,000 cm =1.7= 1.7 km.

2. Oppervlakten schalen met k2k^2: echte oppervlakte =8×250002= 8 \times 25\,000^2 cm2^2 =8×6.25×108= 8 \times 6.25 \times 10^8 cm2^2 =5×109= 5 \times 10^9 cm2^2. Omdat 11 km2=1010^2 = 10^{10} cm2^2, is dat 0.50.5 km2^2.

Oefening 68.8 ★★

De driehoek ABCABC heeft AB=12AB = 12, AC=15AC = 15, BC=18BC = 18. Het punt MM op [AB][AB] voldoet aan AM=8AM = 8, en de lijn door MM parallel met (BC)(BC) snijdt [AC][AC] in NN.

  1. Bereken ANAN en MNMN.
  2. Wat is de schaalfactor van ABCABC naar AMNAMN? Vergelijk de omtrekken van de twee driehoeken.
Oplossing

Oplossing van Oefening 68.8.

1. De verhouding is AMAB=812=23\dfrac{AM}{AB} = \dfrac{8}{12} = \dfrac23. Thales: AN=23×15=10AN = \frac23 \times 15 = 10 en MN=23×18=12MN = \frac23 \times 18 = 12.

2. De schaalfactor is k=23k = \frac23. Omtrekken: ABCABC heeft 12+15+18=4512 + 15 + 18 = 45, en AMNAMN heeft 8+10+12=30=23×458 + 10 + 12 = 30 = \frac23 \times 45: ook de omtrek schaalt met kk, zoals elke lengte.

Oefening 68.9 ★★★

Zij ABCDABCD een trapezium met (AB)(CD)(AB) \parallel (CD), AB=4AB = 4 en CD=6CD = 6, waarvan de diagonalen [AC][AC] en [BD][BD] elkaar in OO snijden. Bereken met Thales in de vlinderstand rond OO de verhouding OAOC\dfrac{OA}{OC}, en toon aan dat OO beide diagonalen in dezelfde verhouding verdeelt.

Oplossing

Oplossing van Oefening 68.9.

Rond OO snijden de lijnen (AC)(AC) en (BD)(BD) elkaar, en (AB)(CD)(AB) \parallel (CD): vlinderstand met de driehoeken OABOAB en OCDOCD. Thales geeft

OAOC=OBOD=ABCD=46=23.\frac{OA}{OC} = \frac{OB}{OD} = \frac{AB}{CD} = \frac46 = \frac23 .

Dus is OAOC=23\dfrac{OA}{OC} = \dfrac23, en de gelijkheid OAOC=OBOD\dfrac{OA}{OC} = \dfrac{OB}{OD} zegt precies dat OO de twee diagonalen in dezelfde verhouding verdeelt.

68.5 Opgave: de lat zonder maatstreep, de camera obscura en de drie gemiddelden van een trapezium

Probleem 68.1

Weekendopgave — Thales aan het werk: elk lijnstuk in gelijke delen verdelen, de Zon meten met een schoenendoos, en een trapezium waarin alle drie de beroemde gemiddelden samenkomen

De stelling van Thales is de wiskunde van de stralen: zonnestralen, lichtstralen door een gaatje, potloodstralen uit een hoekpunt. Deze opgave gebruikt haar op drie manieren — als constructiegereedschap (een lijnstuk van willekeurige lengte, zelfs 2\sqrt2, in volmaakt gelijke delen verdelen), als meetinstrument (de diameter van de Zon, met een schoenendoos en een munt), en als vergrootglas op het trapezium van Oefening 68.9, waar het rekenkundig, het meetkundig en het harmonisch gemiddelde van deze reeks alle in één figuur opduiken.

Deel I — Verdelen met een lat zonder maatstreep.

  1. Teken een lijnstuk [AB][AB] van 77 cm. Om het met passer en een lat zonder maatstreep in drie gelijke delen te verdelen: teken een willekeurige straal uit AA (niet door BB); zet er drie gelijke passerlengten op uit, wat de punten P1P_1, P2P_2, P3P_3 geeft; verbind P3P_3 met BB; teken de parallellen met (P3B)(P_3 B) door P1P_1 en P2P_2. Voer de constructie uit en markeer waar de parallellen [AB][AB] snijden.
  2. Verantwoord met Stelling 68.1 dat de twee gemarkeerde punten [AB][AB] precies op zijn derdepunten verdelen.
  3. Pas de methode aan om een lijnstuk in 55 gelijke delen te verdelen, en daarna om 35\frac35 van een gegeven lijnstuk te construeren.
  4. Construeer het punt MM van [AB][AB] met AMMB=23\frac{AM}{MB} = \frac23 (dat wil zeggen MM op 25\frac25 van de weg vanaf AA). Hoeveel gelijke stappen op de straal, en welk punt verbind je met BB?
  5. Waarom is deze constructie beter dan meten met een lat met maatstrepen? Denk aan een lijnstuk met lengte 2\sqrt2 (de diagonaal van een eenheidsvierkant, irrationaal volgens Probleem 65.1): wat zou meten geven, en wat geeft Thales?

Deel II — De camera obscura. Prik met een speld een gaatje in één zijvlak van een gesloten doos: op het overstaande zijvlak verschijnt een omgekeerd beeld van de wereld. Een punt van een voorwerp, het gaatje en het beeldpunt liggen op één lijn — licht gaat rechtdoor — zodat het voorwerp (hoogte HH, op afstand DD vóór het gaatje) en zijn beeld (hoogte hh, op de achterwand op diepte dd achter het gaatje) in de vlinderstand van Thales staan.

  1. Leid de formule van de camera obscura, h=H×dDh = H \times \frac dD, af uit Thales in de vlinderstand rond het gaatje.
  2. Een boom van 1212 m staat 3030 m van een schoenendoos met diepte 2020 cm. Hoe hoog is zijn beeld, en in welke stand?
  3. Richt de doos op de Zon: op d=1d = 1 m achter het gaatje is het beeld van de Zon een schijf met een diameter van ongeveer 99 mm. Bereken met de afstand van de Zon, D=1.5×1011D = 1.5 \times 10^{11} m, haar diameter in wetenschappelijke notatie (de notatie van Probleem 63.1 aan het werk). Vergelijk met de werkelijke waarde, 1.39×1091.39 \times 10^9 m.
  4. De Maan: diameter 3.5×1063.5 \times 10^6 m, afstand 3.8×1083.8 \times 10^8 m. Bereken de verhouding diameterafstand\frac{\text{diameter}}{\text{afstand}} voor de Maan en voor de Zon. Welk gelukkig toeval laten de twee getallen zien — en welk spectaculair verschijnsel maakt het mogelijk?
  5. In één of twee zinnen: waarom staat het beeld in de camera obscura op zijn kop, en waarom wordt het beeld helderder maar onscherper als je het gaatje vergroot?

Deel III — Het trapezium van de drie gemiddelden. ABCDABCD is het trapezium van Oefening 68.9: (AB)(CD)(AB) \parallel (CD), AB=4AB = 4, CD=6CD = 6, met de diagonalen die elkaar in OO snijden en OAOC=OBOD=46=23\frac{OA}{OC} = \frac{OB}{OD} = \frac{4}{6} = \frac23.

  1. Oefening op de vlinderstand: twee lijnen snijden elkaar in OO met (MN)(PQ)(MN) \parallel (PQ) in vlinderstand; OM=3OM = 3, OP=7.5OP = 7.5, MN=4MN = 4 en OQ=6OQ = 6. Bereken PQPQ en ONON.
  2. Leg uit hoe Thales, toegepast met verhouding 12\frac12, de middenparallelstelling van Stelling 59.1 als bijzonder geval bevat.
  3. Teken de parallel met de basissen door OO; die ontmoet [AD][AD] in EE. Bereken EOEO door in de driehoek ACDACD te werken (merk op dat AOAC=25\frac{AO}{AC} = \frac25).
  4. Volgens de spiegelberekening in de driehoek BDCBDC heeft het stuk OFOF (met FF op [BC][BC]) dezelfde lengte. Besluit dat

    EF=2×4×64+6=4.8:EF = 2 \times \frac{4 \times 6}{4 + 6} = 4.8 :

    de parallel door het snijpunt van de diagonalen meet het harmonisch gemiddelde van de basissen — het gemiddelde van de heen-en-terugrit uit Probleem 61.1, dat weer opduikt in de zuivere meetkunde.

  5. Het grote slot: bereken de drie klassieke gemiddelden van de basissen 44 en 66 — het rekenkundige 4+62\frac{4+6}{2}, het meetkundige 4×6\sqrt{4 \times 6} en het harmonische 2×4×64+6\frac{2 \times 4 \times 6}{4 + 6} — en zet ze op volgorde. Elk woont in het trapezium: het rekenkundige gemiddelde is de middenparallel die de middens van de benen verbindt (Probleem 53.1), het harmonisch gemiddelde is jouw lijnstuk EFEF, en het meetkundig gemiddelde is de parallel die het trapezium in twee gelijkvormige trapezia verdeelt (ga zijn waarde na met de rekenmachine; het bewijs is een prachtige extra uitdaging). Waar is de ongelijkheid tussen de drie in dit boek bewezen (Probleem 60.1, Probleem 61.1)?
Oplossing

Oplossing van Probleem 68.1.

1. De constructie brengt twee punten op [AB][AB] voort; noem ze M1M_1 (uit P1P_1) en M2M_2 (uit P2P_2).

2. In de driehoek AP3BA P_3 B verdelen de parallellen met (P3B)(P_3 B) door P1P_1 en P2P_2 de zijden evenredig (Stelling 68.1):

AM1AB=AP1AP3=13,AM2AB=AP2AP3=23.\frac{A M_1}{AB} = \frac{A P_1}{A P_3} = \frac13, \qquad \frac{A M_2}{AB} = \frac{A P_2}{A P_3} = \frac23 .

De passer maakte AP1A P_1, P1P2P_1 P_2 en P2P3P_2 P_3 gelijk, dus zijn de verhoudingen precies derden — wat de hoek van de straal en de gekozen passeropening ook zijn.

3. Voor vijfden: zet vijf gelijke lengten uit, verbind het vijfde punt met BB, en teken vier parallellen. Voor 35\frac35 van een lijnstuk: dezelfde figuur, en neem het punt dat de parallel door P3P_3 afsnijdt: het ligt op 35\frac{3}{5} van [AB][AB] vanaf AA.

4. AMMB=23\frac{AM}{MB} = \frac23 betekent AM=25ABAM = \frac25 AB: vijf gelijke stappen op de straal, verbind P5P_5 met BB, en de parallel door P2P_2 markeert MM.

5. 2=1.41421\sqrt2 = 1.41421\ldots cm meten gebruikt altijd maar eindig veel decimalen: elk gemeten “derde” is een benadering. De constructie van Thales leest nooit een getal af: ze levert het exacte punt op 23\frac{\sqrt2}{3} — gelijke delen van een lijnstuk dat geen enkele lat zelfs maar kan uitdrukken (Probleem 65.1).

6. De bovenkant van het voorwerp, het gaatje en de onderkant van het beeld liggen op één lijn, en zo ook de onderkant van het voorwerp en de bovenkant van het beeld: twee lijnen die elkaar in het gaatje snijden, met het voorwerp en de beeldwand parallel. Thales in de vlinderstand:

hH=dD,dush=H×dD.\frac{h}{H} = \frac{d}{D}, \qquad\text{dus}\qquad h = H \times \frac dD .

7. h=12×0.2030=0.08h = 12 \times \frac{0.20}{30} = 0.08 m =8= 8 cm — op zijn kop (de stralen kruisen elkaar in het gaatje).

8. H=h×Dd=9×103×1.5×10111=1.35×109H = h \times \frac Dd = 9 \times 10^{-3} \times \frac{1.5 \times 10^{11}}{1} = 1.35 \times 10^{9} m. Werkelijke waarde 1.39×1091.39 \times 10^9 m: een schoenendoos meet de Zon op een paar procent nauwkeurig.

9. Maan: 3.5×1063.8×1080.0092\frac{3.5 \times 10^6}{3.8 \times 10^8} \approx 0.0092. Zon: 1.39×1091.5×10110.0093\frac{1.39 \times 10^9}{1.5 \times 10^{11}} \approx 0.0093. De twee verhoudingen — de schijnbare grootten aan de hemel — zijn bijna gelijk: de Maan kan de Zon precies bedekken, rand tegen rand. Dat kosmische toeval is de totale zonsverduistering.

10. Elke straal moet door het ene gaatje, dus gaan stralen van de bovenkant van het voorwerp naar beneden verder en stralen van de onderkant naar boven: het beeld staat op zijn kop. Het gaatje vergroten laat een hele bundel lichtjes verschoven exemplaren van het beeld door, die over elkaar liggen: helderder, maar uitgesmeerd.

11. PQMN=OPOM=7.53=2.5\frac{PQ}{MN} = \frac{OP}{OM} = \frac{7.5}{3} = 2.5, dus is PQ=10PQ = 10; en ONOQ=OMOP=12.5\frac{ON}{OQ} = \frac{OM}{OP} = \frac{1}{2.5}, dus is ON=62.5=2.4ON = \frac{6}{2.5} = 2.4.

12. Gaat de parallel door het midden van één zijde, dan is de verhouding van Thales 12\frac12, dus snijdt ze de tweede zijde in haar midden, en meet het parallelle lijnstuk de helft van de basis: precies Stelling 59.1. Thales is de middenparallelstelling, bevrijd van de verhouding 12\frac12.

13. In de driehoek ACDACD is de lijn (EO)(EO) parallel met de basis (CD)(CD), met AOAC=OAOA+OC=44+6=25\frac{AO}{AC} = \frac{OA}{OA + OC} = \frac{4}{4 + 6} = \frac25. Thales: EODC=AOAC=25\frac{EO}{DC} = \frac{AO}{AC} = \frac25, dus is EO=25×6=2.4EO = \frac25 \times 6 = 2.4.

14. In de driehoek BDCBDC is net zo BOBD=25\frac{BO}{BD} = \frac25 en OF=25×6=2.4OF = \frac25 \times 6 = 2.4. Bijgevolg is

EF=EO+OF=4.8=2×4×64+6:EF = EO + OF = 4.8 = \frac{2 \times 4 \times 6}{4 + 6} :

het harmonisch gemiddelde van de basissen — het gemiddelde van de heen-en-terugritten (Probleem 61.1), getekend in een trapezium.

15. Rekenkundig: 55; meetkundig: 244.90\sqrt{24} \approx 4.90; harmonisch: 4.84.8. Op volgorde: 4.8<4.90<54.8 < 4.90\ldots < 5, dat wil zeggen harmonisch << meetkundig << rekenkundig — met gelijkheid alleen bij gelijke basissen. In de figuur: de middenparallel meet 55, de parallel door het snijpunt van de diagonalen 4.84.8, en de snede van de gelijkvormigheid 24\sqrt{24}, alle drie tussen de basissen gestapeld in die orde. De ongelijkheden werden bewezen in Probleem 60.1 (meetkundig \leq rekenkundig, met de cirkel en met een merkwaardig product) en Probleem 61.1 (harmonisch \leq rekenkundig); harmonisch \leq meetkundig volgt door die te combineren (H×A=G2H \times A = G^2, daar ook bewezen).

Begrippen gedefinieerd in dit hoofdstuk

Bekijk alle 395 begrippen in de begrippenlijst