Задача
Положительные числа a1,...,anтаковы, что 2ai<a1+ ... +anпри всех i= 1,...,n. Докажите, что существует вписанный n-угольник, длины сторон которого равны a1,...,an.
Решение
Без ограничения общности можно считать, что an — наибольшее из чисел a1,...,an. Пусть n-угольник A1...Anвписан в окружность с центром O. Тогда AiAi + 1:A1An= sin($\angle$AiOAi + 1/2) : sin($\angle$A1OAn/2). Поэтому поступим следующим образом. Из соотношения sin($\varphi_{i}^{}$/2) : sin($\varphi$/2) =ai:anугол $\varphi_{i}^{}$однозначно выражается через $\varphi$, если $\varphi_{i}^{}$<$\pi$. На окружности радиуса 1 фиксируем точку Anи рассмотрим такие переменные точки A1,...,An - 1,An', что $\smile$AnA1=$\varphi$,$\smile$A1A2=$\varphi_{1}^{}$,...,$\smile$An - 2An - 1=$\varphi_{n-2}^{}$и $\smile$An - 1An' =$\varphi_{n-1}^{}$, причем расположим эти точки двумя различными способами, изображенными на рис. (первый способ (рис., а) будет соответствовать n-угольнику, содержащему центр окружности, а второй (рис., б) — не содержащему). Остается доказать, что при изменении $\varphi$от 0 до $\pi$в одном из этих случаев точка An' совпадает с An(в самом деле, тогда с точностью до подобия получается искомый n-угольник). Предположим, что в первом случае при 0$\leq$$\varphi$$\leq$$\pi$точки An' и Anникогда не совпадают, т. е. при $\varphi$=$\pi$выполняется неравенство $\varphi_{1}^{}$+ ... +$\varphi_{n-1}^{}$<$\pi$. Рисунок 6.16, бтребует некоторых комментариев: при малых углах sin$\alpha$$\approx$$\alpha$, поэтому из условия задачи следует, что при малых углах точка Anдействительно лежит на дуге A1An', так как $\varphi_{1}^{}$+ ... +$\varphi_{n-1}^{}$>$\varphi$. Итак, при малых углах $\varphi_{1}^{}$+ ... +$\varphi_{n-1}^{}$>$\varphi$, а если $\varphi$=$\pi$, то согласно предположению $\varphi_{1}^{}$+ ... +$\varphi_{n-1}^{}$<$\pi$=$\varphi$. Поэтому в некоторый момент $\varphi$=$\varphi_{1}^{}$+ ... +$\varphi_{n-1}^{}$, т. е. точки Anи An' совпадают.

Ответ
Ответ задачи отсутствует
Чтобы оставлять комментарии, войдите или зарегистрируйтесь