Теорема Вивиани

Теорема Вивиани — утверждение в геометрии треугольника, согласно которому сумма расстояний от произвольной точки внутри равностороннего треугольника до его сторон постоянна и равна высоте треугольника. Названа по имени итальянского математика Винченцо Вивиани.

В части постоянства суммы расстояний от произвольной внутренней точки до сторон утверждение может быть обобщено на равносторонние многоугольники и многоугольники с равными углами.

Доказательство

Теорема может быть доказана путём сравнения площадей треугольников. Пусть <math>\triangle ABC</math> — равносторонний треугольник, в котором <math>h</math> — это высота, и <math>s</math> — длина каждой из сторон. Точка <math>P</math> выбирается произвольно внутри треугольника, и тогда <math>l</math>, <math>m</math>, <math>n</math> — расстояния от точки <math>P</math> до сторон треугольника. Тогда площадь <math>\triangle ABC</math> будет складывается следующим образом:

<math>S(\triangle ABC) = S(\triangle ABP) + S(\triangle ACP) + S(\triangle BCP)</math>,

из чего вытекают следующие соотношения:

<math>\frac{s h}{2} = \frac{s \ell}{2} + \frac{s m}{2} + \frac{s n}{2}</math>,

то есть:

<math>h = \ell + m + n</math>.

Приложения

Теорема Вивиани позволяет получать координаты точек на трёхкомпонентные диаграммы (англ.) путём проведения линий, параллельных сторонам равностороннего треугольника. В частности, таким образом можно строить диаграммы воспламеняемости (англ.).

В более общем случае, они позволяют таким же образом задавать координаты на правильном симплексе.

Ссылки

• Weisstein, Eric W. [mathworld.wolfram.com/VivianisTheorem.html Viviani's Theorem] (англ.) на сайте Wolfram MathWorld.
• [arxiv.org/abs/1008.1236 Li Zhou, Viviani Polytopes and Fermat Points]
• [www.cut-the-knot.org/Curriculum/Geometry/Viviani.shtml Viviani’s Theorem: What is it?] at Cut the knot.
• [demonstrations.wolfram.com/VivianisTheorem/ Viviani’s Theorem] by Jay Warendorff, the Wolfram Demonstrations Project.

Отрывок, характеризующий Теорема Вивиани

Имя его Vincent уже переделали: казаки – в Весеннего, а мужики и солдаты – в Висеню. В обеих переделках это напоминание о весне сходилось с представлением о молоденьком мальчике.
– Он там у костра грелся. Эй, Висеня! Висеня! Весенний! – послышались в темноте передающиеся голоса и смех.
– А мальчонок шустрый, – сказал гусар, стоявший подле Пети. – Мы его покормили давеча. Страсть голодный был!
В темноте послышались шаги и, шлепая босыми ногами по грязи, барабанщик подошел к двери.
– Ah, c'est vous! – сказал Петя. – Voulez vous manger? N'ayez pas peur, on ne vous fera pas de mal, – прибавил он, робко и ласково дотрогиваясь до его руки. – Entrez, entrez. [Ах, это вы! Хотите есть? Не бойтесь, вам ничего не сделают. Войдите, войдите.]
– Merci, monsieur, [Благодарю, господин.] – отвечал барабанщик дрожащим, почти детским голосом и стал обтирать о порог свои грязные ноги. Пете многое хотелось сказать барабанщику, но он не смел. Он, переминаясь, стоял подле него в сенях. Потом в темноте взял его за руку и пожал ее.
– Entrez, entrez, – повторил он только нежным шепотом.
«Ах, что бы мне ему сделать!» – проговорил сам с собою Петя и, отворив дверь, пропустил мимо себя мальчика.
Когда барабанщик вошел в избушку, Петя сел подальше от него, считая для себя унизительным обращать на него внимание. Он только ощупывал в кармане деньги и был в сомненье, не стыдно ли будет дать их барабанщику.


От барабанщика, которому по приказанию Денисова дали водки, баранины и которого Денисов велел одеть в русский кафтан, с тем, чтобы, не отсылая с пленными, оставить его при партии, внимание Пети было отвлечено приездом Долохова. Петя в армии слышал много рассказов про необычайные храбрость и жестокость Долохова с французами, и потому с тех пор, как Долохов вошел в избу, Петя, не спуская глаз, смотрел на него и все больше подбадривался, подергивая поднятой головой, с тем чтобы не быть недостойным даже и такого общества, как Долохов.
Наружность Долохова странно поразила Петю своей простотой.
Денисов одевался в чекмень, носил бороду и на груди образ Николая чудотворца и в манере говорить, во всех приемах выказывал особенность своего положения. Долохов же, напротив, прежде, в Москве, носивший персидский костюм, теперь имел вид самого чопорного гвардейского офицера. Лицо его было чисто выбрито, одет он был в гвардейский ваточный сюртук с Георгием в петлице и в прямо надетой простой фуражке. Он снял в углу мокрую бурку и, подойдя к Денисову, не здороваясь ни с кем, тотчас же стал расспрашивать о деле. Денисов рассказывал ему про замыслы, которые имели на их транспорт большие отряды, и про присылку Пети, и про то, как он отвечал обоим генералам. Потом Денисов рассказал все, что он знал про положение французского отряда.