Назад
Задача

а) Докажите, что среди всехn-угольников, вписанных в данную окружность, наибольшую площадь имеет правильныйn-угольник. б) Докажите, что среди всехn-угольников, вписанных в данную окружность, наибольший периметр имеет правильныйn-угольник.

Решение

а) Обозначим длину стороны правильногоn-угольника, вписанного в данную окружность, через an. Рассмотрим произвольный неправильныйn-угольник, вписанный в эту окружность. У него обязательно найдется сторона длиной меньше an. А вот стороны длиной больше anу него может и не быть, но тогда этот многоугольник можно заключить в сегмент, отсекаемый стороной правильногоn-угольника. Так как при симметрии относительно стороны правильногоn-угольника сегмент, отсекаемый этой стороной, попадает внутрьn-угольника, площадьn-угольника больше площади сегмента. Поэтому можно считать, что у рассматриваемогоn-угольника есть сторона длиной меньше anи сторона длиной больше an. Мы можем поменять местами соседние стороныn-угольника, т. е. вместо многоугольникаA1A2A3...Anвзять многоугольникA1A2'A3...An, где точка A2' симметрична точке A2относительно серединного перпендикуляра к отрезкуA1A3(рис.). При этом оба многоугольника вписаны в одну и ту же окружность и их площади равны. Ясно, что с помощью этой операции можно сделать соседними любые две стороны многоугольника. Поэтому будем считать, что у рассматриваемогоn-угольникаA1A2>anиA2A3<an. Пусть A2' — точка, симметричная точке A2относительно серединного перпендикуляра к отрезкуA1A3. Если точка A2'' лежит на дугеA2A2', то разность углов при основанииA1A3у треугольникаA1A2''A3меньше, чем у треугольникаA1A2A3, так как величины угловA1A3A2'' и A3A1A2'' заключены между величинами угловA1A3A2и A3A1A2. ПосколькуA1A2' <anиA1A2>an, то на дугеA2A2' существует точка A2'', для которойA1A2'' =an. Площадь треугольникаA1A2''A3больше площади треугольникаA1A2A3(см. задачу 11.47, а)). Площадь многоугольникаA1A2''A3...Anбольше площади исходного многоугольника, и у него по крайней мере на 1 больше число сторон, равных an. За конечное число шагов мы придем к правильномуn-угольнику, причем каждый раз площадь увеличивается. Следовательно, площадь любого неправильногоn-угольника, вписанного в окружность, меньше площади правильногоn-угольника, вписанного в ту же окружность. б) Доказательство аналогично предыдущему, нужно только воспользоваться результатом задачи 11.47, б), а не задачи 11.47, а).

Ответ

Ответ задачи отсутствует

Чтобы оставлять комментарии, войдите или зарегистрируйтесь

Комментариев нет