Si se toma en el eje menor de una elipse un punto a una distancia
del vértice igual a la mitad del lado recto correspondiente al eje menor,
el segmento determinado en este medirá la mayor distancia del punto a
la sección; la menor será la parte restante del eje; de todas las demás rectas,
la más próxima a la máxima será mayor que la más lejana y la diferencia
entre los cuadrados de la máxima y de una de las otras será equivalente
al rectángulo construido sobre el segmento
comprendido entre el pie de la perpendicular
a la recta y el vértice del eje menor,
semejante al que tiene por lados el eje menor
y la diferencia entre este y el lado recto.
En efecto, tracemos rectas DF, DE, DB, DG
, y sea la recta
DB perpendicular a la recta AC. Hagamos CQ = 1/2(lado recto)
, y tracemos
las rectas de unión QP, QD y prolonguémoslas
. Además,
tracemos las perpendiculares FH,
EK, GL
, a las que trazamos la paralela AX
, y tracemos las
rectas MI, TJ paralelas al eje
AC
.
Entonces, ya que CD = CQ, CD
2=CD·CQ = 2△(CDQ), y,
ya que HD= HM, se tiene HD
2=HD·HM=2△(HDM). Como,
HF
2=2⏢(CQHT) [
Prop. V.1]; por consiguiente,
CD
2 - HD
2 - HF
2=2(△(CDQ) - △(HDM) -⏢(CQHT)), o,
CD
2 - DF
2=2△(TMQ)= ▭(TMIJ)=TJ·TM=CH·TM.
Por otra parte, CP=(1/2)AC, y CD=CQ=1/2(lado recto); luego, CP/CD = diámetro transverso/lado recto, de donde,
CP/(CD-CP)=diámetro transverso/(lado recto-diámetro transverso), o, CP/PD = AC/(2CQ-AC). También,
CP/CQ = TJ/JQ, de donde, CP/(CQ-CP)=TJ/(JQ-TJ), de donde, ya que CD=CQ y
IQ=IM=TJ, entonces CP/(CD-CP)=TJ/(JQ-IQ), o, CP/PD = TJ/IJ= TJ/TM, luego
TJ/TM=diámetro transverso/(lado recto-diámetro transverso)=AC/(2CQ-AC), de donde,
el rectángulo de lados TJ y TM es semejante al rectángulo de lados AC y 2CQ-AC, y además
TM=TJ((2CQ-AC)/AC)=CH((2CQ-AC)/AC), luego
CD
2 - DF
2=CH
2((2CQ-AC)/AC).
Con el mismo razonamiento se demuestra que
CD2 - DE2=CK2((2CQ-AC)/AC).
Además, BD2 = 2⏢(ADSX)=2(△(APX)-△(DPS))=2(△(CPQ)-△(DPS)) [Prop. V.3], y se tiene
CD2=CD·CQ=2△(DCQ),
de donde CD2 - BD2=2(△(DCQ) - △(CPQ)+△(DPS))=2△(DSQ)=CD·SD.
Como, CP/PD= AC/(2CQ-AC), y CQ/SD=CP/PD, de donde CQ/SD=AC/(2CQ-AC),
el rectángulo de lados CQ y SD es semejante al rectángulo de lados AC y 2CQ-AC, y además
SD=CQ((2CQ-AC)/AC)=CD((2CQ-AC)/AC), luego
CD2 - BD2=CD2((2CQ-AC)/AC).
Luego CD2=CH2((2CQ-AC)/AC) + DF2=CK2((2CQ-AC)/AC) +DE2=CD2((2CQ-AC)/AC) +DB2.
Como, CH < CK < CD, entonces CD > DF > DE > DB.
Además, LG2=2⏢(ALYX)=2(△(APX) - △(LPY))=2 [△(CQP) -△(LPY)) [Prop. V.3].
Como, LD = LO, entonces LD2=LDxLO=
2△(DOL), y CD2=2△(DCQ). Por tanto CD2 - LG2 - LD2=CD2 - DG2=
2(△(DCQ) - △(CQP) + △(LPY) - △(DYL))=2△(QYO) = CL·YO.
Como, TJ/CL = TQ/QY = TM/YO; entonces TJ/TM= CL/YO. Como, TJ/TM = AC/(2CQ-AC), entonces
CL/YO = AC/(2CQ-AC), de donde
el rectángulo de lados CL y YO es semejante al rectángulo de lados AC y 2CQ-AC, y además
YO=CL((2CQ-AC)/AC), luego
CD2 - DG2=CL2((2CQ-AC)/AC).
Finalmente, como DA=AR, entonces DA2=DA·AR=2△(DAR), y DC2 =
2△(DCQ)=2(△(CPQ)+△(PQD))=2(△(PXA)+△(PQD)); luego
DC2 - DA2=2(△(PXA)+△(PQD) -△(DAR)) = 2 △(QXR)=
AC·RX. Como, se demuestra de forma análoga, AC/RX=
AC/(2CQ-AC), el rectángulo de lados AC, RX es semejante al rectángulo de lados AC, (2CQ -AC) y además
RX=AC((2CQ-AC)/AC), de donde DC2 - DA2=AC2((2CQ-AC)/AC).
Luego CD2=CL2((2CQ-AC)/AC) + DG2=AC2((2CQ-AC)/AC) +DA2. Como,
CL < AC, entonces DC > DG > DA.
Entonces, la recta DC es la mayor de las rectas que se pueden trazar
desde el punto D a la sección, y la recta AD es la menor de ellas.
Por otro lado, entre las otras rectas, la más cercana
a la recta CD es más grande que la más alejada,
y la diferencia entre el cuadrado de la recta CD y el cuadrado de una
cualquiera otra recta trazada es equivalente al rectángulo que, construido sobre
la recta interceptada entre el pie de la recta perpendicular y el
vértice C, es semejante al rectángulo que dijimos.
Q. E. D.