Lo stupefacente trapezio

a cura di Enrico Pontorno

 

Toulouse - Lautrec, Le trapèze volant, 1899

 

”Ogni quadrangolo avente due lati paralleli si dice trapezio”. (Enriques-Amaldi, Elementi di geometria, Bologna 1993).
Cosa c’è, geometricamente parlando, più innocuo di un trapezio? Quadrilatero non molto interessante, senza particolari proprietà, insomma un «parente povero» nella famiglia cui appartiene. Eppure...
Consideriamo un trapezio qualsiasi ABCD con le diagonali AC e BD.

La corda, parallela alle basi, passante per l’intersezione delle diagonali è Media Armonica delle basi del trapezio.

Si consideri ancora la corda XW passante per il punto d’incontro O delle diagonali, parallela alle basi.
Dimostriamo che O è il punto medio di XW.
Dalla similitudine dei triangoli AOX, ACD e DOX, DBA segue che

da cui

Sommando membro a membro si ha:

e infine

Ragionando in maniera analoga sui triangoli BOW, BDC e CWO, CBA si conclude che

Quindi OX = OW e si conclude che

cioé XW è media armonica tra le basi del trapezio.

La corda, parallela alle basi, che divide il trapezio in due trapezi simili, è Media Geometrica delle basi del trapezio.

Consideriamo la corda, parallela alle basi del trapezio, che divide il trapezio in due trapezi simili.

Essendo allora DCVU simile a UVBA sarà anche DC : UV = UV : AB quindi UV2 = DC * AB, e infine

UV è quindi la media geometrica tra le basi del trapezio.

La corda, parallela alle basi, passante per i punti medi dei lati obliqui, è Media Aritmetica delle basi del trapezio.

Siano ora M ed N i punti medi dei lati obliqui del trapezio ABCD. Condotta da N la parallela a AD, si dimostra facilmente che i triangoli CFN e NBE sono uguali. Allora MN = DC + CF ma anche MN = AB - EB. Sommando membro a membro, e ricordando che CF = EB, si ha 2MN = DC + AB, e infine,

MN è quindi la media aritmetica tra le basi del trapezio.

La corda, parallela alle basi, che divide il trapezio un due trapezi equivalenti, è Media Quadratica delle basi del trapezio.

RS è una corda parallela alle basi del trapezio, tale che i trapezi DCSR e RSBA abbiano la stessa area. Allora si avrà

Le precedenti uguaglianze possono dividersi come segue

da cui

e sommando membro a membro

Ricordando che DH + HK = DK si ottiene

e, ...dopo qualche faticoso calcolo,

Quindi RS è la media quadratica tra le basi del trapezio.

Riassumendo:

Dato un qualsiasi trapezio si consideri l’insieme delle corde parallele alle basi.

  • La corda passante per il punto d’incontro delle diagonali, è la media armonica delle basi del trapezio.
  • La corda che divide il trapezio in due trapezi simili è la media geometrica delle basi.
  • La corda congiungente i punti medi dei lati obliqui è la media aritmetica delle basi.
  • La corda che divide il trapezio in due trapezi equivalenti è la media quadratica delle basi.