Назад
Задача

Докажите, что если выпуклая фигура$\Phi$отлична от круга, то существует фигура$\Phi{^\prime}$, имеющая тот же периметр, что и$\Phi$, но большую площадь.

Решение

Рассмотрим хордуAB, делящую пополам периметр фигуры$\Phi$. ЕслиABделит фигуру$\Phi$на две части разной площади, то согласно задаче 22.BIs11существует фигура$\Phi{^\prime}$, которая имеет тот же периметр, что и$\Phi$, но большую площадь. Поэтому будем считать, что хордаABделит фигуру$\Phi$на две части равной площади. На границе$\Phi$есть точкаP, для которой$\angle$APB$\ne$90o, поскольку иначе$\Phi$— круг с диаметромAB. Займёмся построением требуемой фигуры$\Phi{^\prime}$. Построим прямоугольный треугольникP1A1B1с катетамиP1A1=PAиP1B1=PBи приставим к его катетам сегменты, отсекаемые хордамиPAиPB(рис.). Если такой сегмент будет теперь разрезан прямойA1B1, то, отразив одну из его частей относительно точки пересечения границы с прямойA1B1, получим фигуру, лежащую по одну сторону от прямойA1B1. Сегменты, прилегающие к катетамA1P1иP1B1, не могут пересечься, поскольку угол между опорными прямыми в точкеP1равен90o+$\varphi_{1}^{}$+$\varphi_{2}^{}$= 90o+ (180o-$\angle$APB) < 270o. Пусть$\Phi{^\prime}$— фигура, состоящая из построенной нами фигуры и фигуры, симметричной ей относительно прямойA1B1. Тогда$\Phi{^\prime}$имеет тот же периметр, что и$\Phi$, но большую площадь, так как

SA1P1B1 = $\displaystyle {\textstyle\frac{1}{2}}$A1P1 . B1P1 > $\displaystyle {\textstyle\frac{1}{2}}$AP . BP = SAPB.

Замечание. Этими рассуждениями мы не доказали, что среди всех фигур данного периметра наибольшую площадь имеет круг. Мы не доказывали, что среди всех фигур данного периметра есть фигура наибольшей площади.
Ответ

Ответ задачи отсутствует

Чтобы оставлять комментарии, войдите или зарегистрируйтесь

Комментариев нет