Alcuni problemi sulla parabola

Problema 1
Partendo dalla definizione di parabola come luogo dei punti del piano equidistanti da un punto F (fuoco) e da una retta d (direttrice) costruire con Cabri una parabola con direttrice e fuoco assegnati, utilizzando lo strumento LUOGO. Creare una macro per questa costruzione.
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Problema 2
Utilizzando la proprietà degli incrementi Dy proporzionali ai numeri dispari, costruire con Cabri una parabola con direttrice e fuoco assegnati, utilizzando lo strumento CONICA. Costruire in modo analogo con Cabri una parabola di cui sono noti il vertice, l’asse ed un punto. Creare due macro per queste costruzioni.
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Problema 3
Data una parabola di fuoco F e direttrice d ed un punto H di d, dimostrare che l’asse a di FH è tangente alla parabola nel punto P di intersezione di a con la normale alla d in H.
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Problema 4
Data una parabola ed una sua tangente in un suo punto P, detta A la proiezione di P sull’asse della parabola, detta B l’intersezione della tangente con l’asse, e detto V il vertice della parabola, dimostrare che AV è congruente a BV (riferirsi alla costruzione che risolve il Problema 1).
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Problema 5
Sono assegnati vertice, asse di simmetria e una tangente ad una parabola. Costruirne il fuoco F della parabola.
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Problema 6
Dato il fuoco F, l’asse a ed un punto P di una parabola, costruire la direttrice d e il vertice V della parabola.
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Problema 7
Dimostrare che la perpendicolare all’asse di una parabola condotta dal suo vertice V è il luogo dei piedi delle perpendicolari condotte dal fuoco alle tangenti. Tale luogo è chiamato podaria.
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Problema 8
Dimostrare che la tangente in un punto P di una parabola divide a metà il segmento di podaria delimitato dal vertice V della parabola e dalla proiezione Q di P sulla podaria stessa.
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Problema 9
Sfruttando la podaria costruire fuoco F e direttrice d di una parabola di cui sono noti il vertice V, l’asse a ed un suo punto P.
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Problema 10
Uno specchio piano riflette un raggio luminoso in modo che l’angolo di incidenza del raggio luminoso (l’angolo formato dal raggio e dalla superficie riflettente) è uguale all’angolo di riflessione formato dalla superficie riflettente e dall’angolo riflesso. Nel caso di specchi curvi tali angoli sono formati dai raggi luminosi e dalla tangente alla superficie riflettente. Mostrare che i raggi incidenti su uno specchio a sezione parabolica e paralleli al suo asse vengono riflessi nel fuoco della parabola.
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Problema 11
Progettare con Cabri il leggendario specchio ustore di Archimede, essendo dati a piacere: la pendenza dei raggi solari rispetto l’orizzonte, la posizione delle mura di Siracusa, su cui edificare lo specchio, la posizione delle navi degli assedianti.
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Problema 12
Sfruttando le proprietà della podaria, costruire le tangenti ad una parabola assegnata (quindi sono noti Fuoco e direttrice) spiccate da un assegnato punto P esterno ad essa.
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Problema 13
Sfruttando la costruzione del problema 12, dimostrare che se da un punto P della direttrice spicco le tangenti alla parabola queste sono perpendicolari; in altre parole, dimostrare che i punti della direttrice vedono la parabola sotto un angolo retto (proprietà ortottica della direttrice).
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Problema 14
Dimostrare che se spicco da un punto della direttrice le tangenti ad una parabola, i punti di contatto delle tangenti con la parabola sono allineati con il fuoco.
soluzione
Problema 15
Costruire una parabola di cui sono noti il fuoco F e due tangenti (N.B.: non sono noti i punti di tangenza).
soluzione A
soluzione B
Problema 16
Detto P un punto della direttrice di una parabola di fuoco F e detti A e B i punti di tangenza delle tangenti alla parabola spiccate da P, mostrare che FP è medio proporzionale fra FA ed FB.
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Problema 17
Assegnata una parabola di fuoco F e direttrice d mostrare che la circonferenza con centro in un punto P di d e passante per F è sempre tangente alla corda della parabola che ha per estremi i punti di tangenza T’ e T’’ delle tangenti spiccate da P alla parabola.
soluzione
Problema 18
Siano P e Q gli estremi di una corda di una parabola allineati col suo fuoco F, e sia X il loro punto medio. Dimostrare che la sua proiezione X’ sulla direttrice d della parabola è tale che PQ è doppio di XX’.
soluzione