Назад
Задача

Выпуклый шестиугольник A1A2...A6 описан около окружности ω радиуса 1. Рассмотрим три отрезка, соединяющие середины противоположных сторон шестиугольника. Для какого наибольшего r можно утверждать, что хотя бы один из этих отрезков не короче r?

Решение

  Пусть O – центр окружности ω, а Mi – середина AiAi+1 (считаем, что  A7 = A1).

  Пример. Если взять точки A1, A2, A3 близкими к вершинам правильного треугольника, а A4, A5 и A6 – близкими к середине A1A3, то длины отрезков M1M4, M2M5 и M3M6 будут близки к   .

  Оценка. Заметим, что O лежит внутри шестиугольника M1M2...M6. Действительно, если O лежит, например, внутри треугольника M1A1M6, то ω лежит внутри треугольника A2A1A6 и не может касаться всех сторон шестиугольника A1A2...A6.

  Будем считать, что вершины исходного шестиугольника упорядочены против часовой стрелки. Обозначим через ∠(AB, CD) угол, на который надо повернуть вектор    вокруг A против часовой стрелки, чтобы получить вектор, сонаправленный с  

  Так как Mi лежит вне ω, то  OMi ≥ 1.  Значит, если  120° ≤ ∠(OMi, OMi+3) ≤ 240°  для некоторого i, то   MiMi+3 ≥   .

  Предположим, что это условие не выполнено ни для какого i. Пусть j таково, что  ∠(OMj, OMj+3) ≤ 120°  и  ∠(OMj+3, OMj) ≥ 240°.  Тогда найдётся такое  k,  j ≤ k ≤ j + 2,  что  ∠(OMk, OMk+3) ≤ 120°  и  ∠(OMk+1, OMk+4) ≥ 240°.  Без ограничения общности можно считать, что  k = 4.  Тогда

120° ≤ ∠M1OM2 ≤ 180°  и, значит,   M1M2 ≥ &nbsp .

  Рассмотрим выпуклый четырёхугольник M1M2M4M5. Если угол M1 не острый, то

M2M5 > M1M2 ≥   .   Если угол M2 не острый, то  M1M4 > M1M2 ≥   .   Пусть оба угла M1 и M2 острые. Тогда  90° < ∠(M1M2, M4M5) < 270°.  Так как     (потому что     и    ),  то   M3M6 > M1M2 ≥   ,   что и требовалось.

Ответ

r =   .

Чтобы оставлять комментарии, войдите или зарегистрируйтесь

Комментариев нет