Назад
Задача

Выпуклый n-угольник помещен в квадрат со стороной 1. Докажите, что найдутся три такие вершины A,Bи Cэтого n-угольника, что площадь треугольника ABCне превосходит: а) 8/n2; б) 16$\pi$/n3.

Решение

Докажем, что найдутся даже трипоследовательныевершины, удовлетворяющие требуемому условию. Пусть $\alpha_{i}^{}$ — угол между i-й и (i+ 1)-й сторонами, $\beta_{i}^{}$=$\pi$-$\alpha_{i}^{}$, а ai — длина i-й стороны. а) Площадь треугольника, образованного i-й и (i+ 1)-й сторонами, равна Si= (aiai + 1sin$\alpha_{i}^{}$)/2. Пусть S — наименьшая из этих площадей. Тогда 2S$\leq$aiai + 1sin$\alpha_{i}^{}$, поэтому (2S)n$\leq$(a12...an2)(sin$\alpha_{1}^{}$...sin$\alpha_{n}^{}$)$\leq$a12...an2. Согласно неравенству между средним арифметическим и средним геометрическим (a1...an)1/n$\leq$(a1+ ... +an)/n, поэтому 2S$\leq$(a1...an)2/n$\leq$(a1+ ... +an)2/n2. Так как ai$\leq$pi+qi, где piи qi — проекции i-й стороны на вертикальную и горизонтальную стороны квадрата, то a1+ ... +an$\leq$(p1+ ... +pn) + (q1+ ... +qn)$\leq$4. Поэтому 2S$\leq$16n2, т. е. S$\leq$8/n2. б) Воспользуемся доказанным выше неравенством 2S$\leq$(a1...an)2/n(sin$\alpha_{1}^{}$...sin$\alpha_{n}^{}$)1/n$\leq$${\frac{16}{n^2}}$(sin$\alpha_{1}^{}$...sin$\alpha_{n}^{}$)1/n. Так как sin$\alpha_{i}^{}$= sin$\beta_{i}^{}$и $\beta_{1}^{}$+ ... +$\beta_{n}^{}$= 2$\pi$, то (sin$\alpha_{1}^{}$...sin$\alpha_{n}^{}$)1/n= (sin$\beta_{1}^{}$...sin$\beta_{n}^{}$)1/n$\leq$($\beta_{1}^{}$+ ... +$\beta_{n}^{}$)/n= 2$\pi$/n. Поэтому 2S$\leq$32$\pi$/n3, т. е. S$\leq$16$\pi$/n3.

Ответ

Ответ задачи отсутствует

Чтобы оставлять комментарии, войдите или зарегистрируйтесь

Комментариев нет