Великий треугольник, или Странствия, приключения и беседы двух филоматиков

Ну, а теперь построим на сторонах нашего треугольника новые треугольники, на сей раз равносторонние. Намечаю их пунктиром. Буквами п, т и р обозначим точки пересечения медиан в каждом из них. Это и будут их центры тяжести. Точки эти, как известно, находятся на расстоянии двух третей медианы, считая от вершины. В первом равностороннем треугольнике это Am = Oт. Во втором — An = Вп. В третьем — Вр = Ор. Но так как в равностороннем треугольнике медианы являются в то же время и высотами, а высота в этом случае равна половине стороны, умноженной на 3, то

Am = mO = 2/3 AO3/2 = AO3/3,

An = Bn = AB3/3 и

Bp = Op = OB3/3.

Иначе:

(Am)² = (mO)² = AO²/3 = 41/3;

(An)² = (Bn)² = AB²/3 = 50/3;

(Bp)² = (Op)² = OB²/3 = 27.

Мате на мгновение отрывается от чертежа и, убедившись, что Фило еще жив, продолжает:

— Далее обозначим искомые координаты центров тяжести равносторонних треугольников. Точки т: х₁,у₁ ; точки п: х₂, y₂; точки р: x₃, у₃. Займемся сперва одним треугольником и по известной уже нам формуле о квадрате расстояния между двумя точками вычислим, что

(Am)² = (Om)² = (x₁– 4)² + (y₁– 5)² = x₁² + y₁² = 41/3.

Решая систему двух уравнений:

(x₁– 4)² + (y₁– 5)² = x₁² + y₁² и

x₁² + y₁² = 41/3,

найдем, что

x₁ = 2 ± 53/6; y₁ = 2,5 ± 2/33.

— А как это у вас получилось? — неожиданно для себя самого интересуется Фило.

— По-моему, это понятно всякому школьнику, — сердито отвечает Мате.

— Допустим. А как же быть с двумя знаками перед вторыми слагаемыми? Какой из них выбрать?

— Ну, а это уж где как. Обратите внимание на то, что первые слагаемые (2 и 2,5) — это координаты середины стороны ОА. В самом деле:

(O + 4)/2 = 2 и (O + 5)/2 = 2,5.

А точка т лежит слева от этой середины, но выше ее. Следовательно, в первом равенстве (x₁) надо сохранить знак минус, а во втором (у₁) знак плюс. Поэтому окончательно:

x₁ = 2 - 53/6; y₁ = 2,5 + 2/33.

Точно таким же образом найдем координаты точек п и р:

х₂ = 6,5 + 5/63, у₂ = 2,5 + 5/63;

x₃ = 4,5, y₃ = -3/23.

Остается вычислить расстояния между т и n, п и р, р и т. Обозначим их буквой d с соответствующими индексами: mn, np и рт. Тогда:

d²_mn = (6,5 + 5/63 - 2 + 5/63)² + (2,5 + 5/63 - 2,5 - 2/33)² = 86/3 + 153.

Если теперь вычислить d²_np и d²_pm, окажется, что все три результата одинаковы:

d²_mn = d²_np = d²_pm = 86/3 + 153.

Ну, а раз равны квадраты расстояний, то равны и сами расстояния. Стало быть, соединив точки т, п и р, мы получим равносторонний треугольник.

— Квод демонстрандум эрат! Что и требовалось доказать, — торжественно заключает Асмодей.

— Не забудьте рассмотреть еще два частных случая первоначального треугольника, — суетливо напоминает Мате. — Когда сумма двух сторон равна третьей и когда одна из сторон равна нулю. — Он протягивает Фило и Асмодею заранее заготовленные чертежики. — Как видите, моя теорема справедлива также и для них.

— Благодарю вас, мсье! Поверьте, мне было чрезвычайно интересно! Поздравляю с удачей! — рассыпается бес, но вдруг совершенно неожиданно зевает и страшно смущается. — Пардон, мсье! Не подумайте, что это от вашей теоремы. Всему виной чай. Он всегда действует на меня, как снотворное. С вашего разрешения я вздремну немножко…

Он взлетает на верхнюю полку и скрывается в книге Лесажа, с силой захлопнув за собой картонную обложку. В ту же минуту оттуда начинает исходить легкое блаженное похрапывание: «Хрр-фью… хрр-фью…»

Филоматики растроганно переглядываются.

— Перерыв?

— Перерыв!

Вечер чайного дня

— Открываем наше вечернее заседание, — объявляет Фило, когда все они снова сидят за столом и Асмодей кулачком протирает заспанные глаза. — Что у нас на повестке… пардон, на чашке дня?

Бес молча указывает на рисунок, где три блистательных кавалера и одна изысканная дама играют в карты.

— Эпизод под названием «В великосветском салоне», — определяет Фило.

Все еще позевывая, Асмодей заглавие одобряет, считает, однако, необходимым добавить, что к этому эпизоду примыкает еще один: «Встреча на улице Сен-Мишель», связанный с ним общей темой «Теория вероятностей». Кроме того, прежде чем перейти к обсуждению, не мешает установить дату…

Мате уверенно объявляет, что разговор за карточным столом мог быть только зимой 1654 года.

— Почем вы знаете? — любопытствует Фило.

— Да потому что речь, если помните, шла о переезде Паскаля и герцога Роанне в Пор-Рояль. Отсюда следует, что интересующий нас эпизод происходил уже после обращения Паскаля, которое, как я выяснил, относится к 23 ноября 1654 года. И судя по тому, что маркиза об этом узнать не успела, разговор ее с де Мере отстоит не слишком далеко от указанной даты. Он мог состояться в конце ноября или в начале декабря.

— Мог-то мог, но вот состоялся ли? — неосторожно прорывается у Фило.