Teorema de Desargues

En geometría proyectiva, el teorema de Desargues, llamado así en honor a Gérard Desargues afirma la siguiente:

En el plano proyectivo, dos triángulos son perspectivos desde un punto si y sólo si son perspectivos desde una recta.

Considere los triángulos ABC y DEF. El que los triángulos sean perspectivos desde un punto significa que las rectas AD, BE y CF concurren en un mismo punto O De manera similar el que los triángulos sean perspectivos desde una recta significa que los pares de lados AB, DE; BC, EF; AC, DF se cortan sobre una misma recta r.

Al punto O se le llama centro de perspectiva y a la recta r, eje de perspectiva.

Demostración del teorema

Para demostrar este teorema, considere los planos p y q secantes en la recta r. Sea AB un segmento sobre el plano q y M la intersección de la recta AB con la recta r. Sean S y T dos puntos exteriores a dichos planos. Sean C y D las proyecciones sobre el plano p de los puntos A y B desde el punto S y E y F las proyecciones del mismo segmento AB desde el punto T sobre el plano p.

El plano determinado por los puntos SAB corta al plano p sobre la recta CD. El punto M se encuentra sobre el dicho plano, por estar sobre la recta AB y por esta razón M se halla sobre la recta CD. Usando los mismos argumentos, pero considerando ahora el plano TAB, se demuestra que el punto M es común a las rectas AB y EF. Así, las rectas CD y EF se cortan en el mismo punto M sobre la recta r.

Sea O la intersección de la recta ST sobre el plano p. El plano STA corta al plano p sobre la recta CE que contiene al punto O. De manera similar, el plano STB corta al plano p en la recta DF que también contiene al punto O. Por tanto, las rectas CE y DF se cortan en dicho punto.

De modo que los pares de puntos C, E y D, F son proyectivos desde el punto O. Las rectas CD y EF son proyectivas desde la recta r.

El recíproco también es cierto: Si las rectas CD y EF en un mismo plano p, son proyectivas desde una recta r y los puntos correspondientes C, E y D, F son proyectivos desde un punto O en dicho plano, entonces existe un plano q, secante al plano p en r, una recta AB sobre dicho plano y un par de puntos exteriores a ambos planos desde los cuales la recta AB se poryecta sobre CD y EF, el punto A sobre C y E y el punto B sobre D y F.

En el teorema de Desargues, podemos considerar los triangulos como las proyecctiones de un único triángulo sobre algún plano q desde dos puntos distintos S y T. La recta r y el punto O son respectivamente, la intersección del plano q con aquél donde los dos triángulos son perspectivos, y la intersección de la recta ST con aquél plano. Los vértices correspondientes en ambos triangulos serán proyectivos desde el punto O y los lados correspondientes de ambos triángulos serán proyectivos desde la recta r. Esto demuestra el teorema

Referencias

• Luigi Cremona, Elements of Projective Geometry third edition, Dover 2005 ISBN 0-486-44266-7