Notación: o punto de vista do profesor

Un libro excepcional

Hai un cualificativo que nos acae moi ben aos profesores de matemáticas: é o de "repugnante". Pero temos razóns para selo.
Non poucas veces observamos na libreta ou nun exame dun alumno que aquilo ao que chama "a" no enunciado denótao despois como "A". Nese caso levámonos as mans á cabeza.
Tampouco é infrecuente que ese "a" (ou "A") cambie máis ou menos aleatoriamente durante a resolución do exercicio. Entón é cando baixamos todos os santos do ceo. E, insisto, temos razón.
Nesta entrada vou ir contra todas as normas e demostrarei que: $$s\cdot r=s\cdot R$$
onde, obviamente, "r" e "R" farán referencia a cantidades distintas.
Para poder avanzar, primeiro cómpre dar marcha atrás. Comenzaremos cun resultado xeométrico moi coñecido

Teorema. Dado un triángulo (acutángulo) ABC, sexa s o semiperímetro e r o raio da circunferencia inscrita. Entón a área do triángulo será: [ABC]=s・r

Demostración:
Sexa I o incentro, $$\left[ ABC \right] =\left[ AIC \right] +\left[ BIC \right] +\left[ CIA \right] =\frac { 1 }{ 2 } rc+\frac { 1 }{ 2 } ra+\frac { 1 }{ 2 } rb=sr$$
QED.







Denotemos por "R" o raio da circunferencia circunscrita. Acabaremos vendo que esta área é o produto dun semiperímetro por R. Pero primeiro pegaremos un rodeo que nos levará pola resolución do problema de Fagnano.

O problema de Fagnano. Nun triángulo acutángulo ABC determina o triángulo inscrito D₀E₀F₀ de perímetro mínimo.

H. A. Schwartz (1843-1921)ofrecera unha solución fantástica deste problema mediante unha repetida reflexión do triángulo ABC. O que vou presentar de seguido é unha alternativa ofrecida por Féjer (1880-959) , un alumno de H. A. Schwartz , e que recollo dun libro excepcional, Números y figuras (Alianza, 1970), de Otto Toeplitz e Hans Rademacher.

Sexa AD₁ simétrico de AD respecto AB
Sexa AD₂ simétrico de AD respecto AC
ED₂ simétrico de ED respecto de AC, polo que ED₂=ED
FD₁ simétrico de FD respecto de AB, polo que FD₁=FD
Entón o perímetro do triángulo DEF coincide coa lonxitude da liña D₁FED₂
Con D fixo, o menor perímetro dos triángulos inscritos será o de DE₀F₀
Vexamos agora onde colocar D para que D₁D₂ sexa o menor posible
AD₂ e AD₁ son os simétricos de AD. Polo tanto AD₁D₂ é isóscele
Agora ben, o ángulo D₁AD₂ non depende da escolla de D₁: é sempre o mesmo.
$$DAB\quad e\quad { D }_{ 1 }AB\quad son\quad congruentes\quad \Longrightarrow \widehat { DAB } =\widehat { { D }_{ 1 }AB } $$
$$DAC\quad e\quad { D }_{ 2 }AC\quad son\quad congruentes\quad \Longrightarrow \widehat { DAC } =\widehat { { D }_{ 2 }AC } $$
Polo tanto $$\widehat { { D }_{ 1 }A{ D }_{ 2 } } =2\cdot \widehat { BAC } $$
O triángulo AD₁D₂ terá a menor área cando AD₁=AD₂=AD sexa o máis pequeno posible. Como a menor distancia dun punto a unha recta é a perpendicular, AD será menor cando sexa a altura sobre o lado BC.
Polo tanto a solución é única: D₀E₀F₀. Ademais, análogamente o feito con D, poderíamos repetilo para F ou para E.. De aí que F é E sexan os pés das outras dúas alturas. Así DE₀F₀ é o triángulo órtico, e tamén é a solución ao problema de Fagnano (de aí que escriba D=D₀ )Pero aquí non acaba o conto.


Como BF₀C e BE₀C son triángulos rectángulos, F₀E₀BC é un cuadrilátero cíclico. De aí: $$\widehat { B } +\widehat { { F }_{ 0 }{ E }_{ 0 }C } =180º\Longrightarrow \widehat { A{ E }_{ 0 }{ F }_{ 0 } } =B=\widehat { X{ E }_{ 0 }C } $$
E tamén (por reflexión e por seren opostos polo vértice):
$$\widehat { B } =\widehat { { D }_{ 0 }{ E }_{ 0 }C } =\widehat { A{ E }_{ 0 }G } $$
O dito para o ángulo B pódese reproducir para A e C.

Ademais a lonxitude D₁D₂ é o perímetro do triángulo órtico e por reflexión o ángulo A do triángulo orixinal pasa a ser 2A:

$${ s }_{ 0 }=\bar { A{ D }_{ 1 } } \cdot senA=\bar { A{ D }_{ 0 } } \cdot senA$$
$$2R=\frac { a }{ senA } $$
$$R\cdot { s }_{ 0 }=\frac { a }{ 2senA } \bar { A{ D }_{ 0 } } senA=\frac { 1 }{ 2 } \bar { A{ D }_{ 0 } } a=\left[ ABC \right] =r\cdot s$$

Está claro que se non distinguira entre s (semiperímetro do triángulo ABC) e s₀ (semiperímetro do triángulo órtico) estaría escribindo un disparate (r・s=R・s). Velaí a  importancia destas subtís distincións pois, é tan inconveniente denotar a mesma cousa mediante símbolos distintos (como "a" e "A") como usar o mesmo símbolo para representar elementos distintos. Esta batalla, quizais condenada ao fracaso, líbrase acotío nas nosas aulas, e é fundamental na formación da rapazada no seu proceso de inculturación matemática.

Nesta entrada, xunto coa anterior, quixen poñer de manifesto o que teñen o profesor e o alumno na cabeza cando insiste tanto na necesidade da reflexión e a coherencia na notación. Se, por unha banda, nunca convén aniquilar as expectativas do alumno, pola outra é ineludible levar polo rego da boa escritura matemática aos discentes, poñendo en evidencia os problemas dunha mala notación. Como en todo, no ámbito do ensino, manter ese equilibrio non é nada fácil.