Similitudine tra triangoli
Due triangoli simili hanno la stessa forma, ma possono avere dimensioni diverse. Uno è un ingrandimento o una riduzione dell’altro, come quando ingrandisci un’immagine con la fotocopiatrice. La copia possiamo tranquillamente ruotarla o rovesciarla: ai fini della similitudine non cambia nulla.
In due triangoli simili gli angoli corrispondenti hanno la stessa ampiezza e i lati corrispondenti sono in proporzione. Nella figura il lato a' è lungo il doppio del lato a, il lato b' il doppio di b e c' il doppio di c. Questo numero si chiama rapporto di similitudine e lo indichiamo con k. Ogni lato è k volte più lungo:
Nella figura è k = 2. Se k fosse minore di uno, per esempio
Come per la congruenza, l’ordine dei vertici ci dice che cosa corrisponde a che cosa: il vertice A corrisponde ad A', B a B' e C a C'. I triangoli congruenti sono in fondo un caso particolare di triangoli simili, con rapporto k = 1: la copia non è né più grande né più piccola.
Criteri di similitudine
Per capire se due triangoli sono simili non serve verificare tutti gli angoli e tutti i lati. I criteri di similitudine ricordano quelli di congruenza, solo che al posto di lati lunghi uguali cerchiamo rapporti uguali tra i lati.
Criterio AA (primo criterio di similitudine): Se due triangoli hanno due coppie di angoli congruenti, sono simili. Possiamo risparmiarci la misura del terzo angolo. Gli angoli di un triangolo sommano sempre 180°, quindi anche i terzi angoli risultano necessariamente uguali.
Criterio LLL (terzo criterio di similitudine): Se in due triangoli i tre rapporti tra i lati corrispondenti sono uguali, i triangoli sono simili:
Criterio LAL (secondo criterio di similitudine): Basta che due lati corrispondenti siano nello stesso rapporto e che l’angolo compreso tra essi abbia la stessa ampiezza.
Esempio: quanto è alto l’albero
In giardino abbiamo un albero alto e vogliamo sapere quanto misura esattamente. Non abbiamo voglia di arrampicarci con il metro fino alla chioma. Piantiamo quindi nel terreno un’asta verticale alta 2 metri. L’asta proietta un’ombra lunga 1,5 metri e, nello stesso momento, l’albero proietta un’ombra lunga 12 metri.
L’albero, la sua ombra e il raggio di sole formano un triangolo. Il secondo triangolo nasce dall’asta, dalla sua ombra e dal raggio. L’asta e l’albero sono perpendicolari al terreno, perciò entrambi i triangoli hanno un angolo retto alla base. I raggi del sole arrivano nello stesso momento con la stessa inclinazione, quindi in entrambi i triangoli è uguale anche l’angolo all’estremità dell’ombra. Abbiamo due coppie di angoli uguali e, per il criterio AA, i triangoli sono simili.
Il rapporto di similitudine si ricava dalle ombre: l’ombra dell’albero è k volte più lunga di quella dell’asta:
Dividiamo:
L’albero è quindi otto volte più alto dell’asta. L’altezza dell’albero è
Moltiplichiamo:
L’albero misura 16 metri. Verifichiamo il risultato con il rapporto tra altezza e ombra, che deve essere uguale nei due triangoli. Per l’asta è
Attenzione all’area
Viene la tentazione di concludere che, se i lati sono k volte più lunghi, anche l’area sarà k volte più grande. Errore. L’area diventa k2 volte più grande.
Proviamo a immaginare un triangolo con tutti i lati lunghi il doppio. Se congiungiamo i punti medi dei suoi lati, si scompone in quattro triangoli, ciascuno dei quali è una copia esatta di quello iniziale:
Con rapporto di similitudine k = 2 l’area è quindi quattro volte più grande, non due. In generale, l’area del triangolo A'B'C' è
dove S è l’area del triangolo iniziale. Con k = 3 l’area è nove volte più grande. Succede come con una foto: se la ingrandisci fino a raddoppiarne larghezza e altezza, serve il quadruplo della carta.
Vedi anche
Capitoli: Triangolo, Altezza di un triangolo, Mediana di un triangolo, Circonferenze nel triangolo, Triangolo rettangolo, Come disegnare un triangolo, Congruenza tra triangoli, Similitudine tra triangoli, Area del triangolo, Teorema di Pitagora