LA BISETTRICE DI UN ANGOLO

BISETTRICE DI  UN ANGOLO – DEFINIZIONE 

La bisettrice di un angolo è la semiretta (o anche la retta) che divide l’angolo in due parti congruenti.

Ricordiamo che l’angolo è la parte di piano delimitata da due semirette (o anche rette).

Definita in maniera più tecnica la bisettrice è il luogo geometrico dei punti del piano che sono equidistanti delle rette che generano l’angolo.

Avendo tirato in ballo il concetto di “rette” è bene precisare che possiamo individuare due bisettrici rispetto a queste rette, che risultano perpendicolari tra di loro.

BISETTRICI NEL SISTEMA CARTESIANO

Ma dunque se ci troviamo nel sistema cartesiano come facciamo a determinare l’equazione della bisettrice?

Cominciamo con il considerare le equazioni di due rette che dividono il piano in quattro angoli:

$$ \begin{array}{l} r: \quad ax+by+c=0 \\ s: \quad a’x+b’y+c’=0 \end{array} $$

Stando alla definizione di bisettrice essa è il luogo geometrico dei punti che sono equidistanti alle due rette.

Consideriamo dunque un generico punto P di questa bisettrice con generiche coordinate (x,y)

$$ P(x,y) \in \ \text{ bisettrice} $$

Adesso andiamo ad imporre la condizione di appartenenza alla bisettrice ovvero che la sua distanza dalla retta r è uguale alla sua distanza dalla retta s

$$\text{dist} (P,r) = \text{dist}(P,s) $$

Analiticamente applichiamo quindi la distanza di un punto da una retta per entrambi i membri dell’equazione:

$$ \frac{|ax+by+c|}{\sqrt{a^2+b^2}} = \frac{|a’x+b’y+c’|}{\sqrt{a’^2+b’^2}} $$

Togliendo il valore assoluto ecco che otteniamo l’equazione delle due bisettrici:

$$ \frac{ax+by+c}{\sqrt{a^2+b^2}} =\pm \frac{a’x+b’y+c’}{\sqrt{a’^2+b’^2}} $$

ESEMPIO DI CALCOLO DELLA BISETTRICE

Date le rette r e s di equazione:

$$ r:\ 3x+2y-1=0 \quad s:\ 2x-3y+4=0 $$

Determina l’equazione della bisettrice:

Per prima cosa andiamo a rappresentare le due rette all’interno del sistema cartesiano.

Per farlo può essere utile ricavare le equazioni delle due rette nella forma esplicita.

$$ \begin{array}{l} r:& 3x-2y-1=0 &\to& y = \frac{3}{2} x + \frac{1}{2} \\ s: & 2x-3y+4 &\to& y= \frac{3}{2}x + \frac{4}{3} \end{array} $$

Consideriamo adesso un generico punto P che appartiene alla bisettrice dell’angolo formato dalle due rette:

$$ P(x,y) \in \ \text{ bisettrice} $$

Imponiamo quindi che la distanza dal punto sia eguale da entrambe le rette, applicando la definizione di distanza da un punto da una retta.

$$\begin{array}{l} \text{dist} (P,r) = \text{dist}(P,s) \\ \ \\ \frac{|3x-3y-1|}{\sqrt{3^2 + (-2)^2}} = \frac{|2x-3y+4|}{2^2 +(-3)^2} \end{array} $$

Ricordiamo poi che per sciogliere il modulo applichiamo la regola matematica secondo cui:

$$ |t| = k>0 \to t= \pm k $$

Ripartiamo dunque dall’ultimo passaggio svolgendo passo a passo tutti calcoli:

$$ \frac{|3x-3y-1|}{\sqrt{3^2 + (-2)^2}} = \frac{|2x-3y+4|}{2^2 +(-3)^2} $$

Sciogliamo il valore assoluto:

$$ \frac{3x-3y-1}{\sqrt{3^2 + (-2)^2}} = \pm \frac{2x-3y+4}{2^2 +(-3)^2} $$

Eliminiamo i denominatori che risultano di identico valore:

$$ 3x-3y-1 = \pm (2x-3y+4) $$

A questo punto ci troviamo di fronte alle equazioni di due rette.

PRIMA BISETTRICE

Partiamo dalla prima retta con il segno +

$$ 3x-3y-1 = 2x-3y+4 $$

Spostiamo tutto sul lato sinistro sommando i termini simili ed otteniamo l’equazione della retta nella sua forma implicita.

$$ x+y-5=0 $$

Per esplicitarla basta che lasciamo la y a sinistra e spostiamo il resto a destra.

$$ y = -x+5 $$

SECONDA BISETTRICE

Proseguiamo ora con la seconda retta con il segno –

$$ 3x-3y-1 = -2x+3y-4 $$

Anche in questo per ottenere l’equazione della seconda bisettrice nella forma implicita spostiamo tutto sommando sul lato di sinistra.

$$ 5x-5y+3=0 $$

Per ottenere la corrispondente forma esplicita basta che isoliamo la y a sinistra:

$$ 5y= 5x+3 \to y = x + \frac{3}{5} $$

Come possiamo facilmente notare delle equazioni delle bisettrici scritte nella forma esplicita queste risultano tra di loro perpendicolari in quanto i coefficienti angolari che sono uno l’anti-reciproco dell’altro.

$$ b:\ y= -x+5 \quad b’:\ y= x+ \frac{3}{5} $$

Adesso possiamo rappresentare graficamente la situazione

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