Назад
Задача

На плоскости даны две точки A и B. Пусть C – некоторая точка плоскости, равноудалённая от точек A и B. Построим последовательность точек

C1 = C, C2, C3, ...,  где Cn+1 – центр описанной окружности треугольника ABCn. При каком положении точки C

  а) точка Cn попадёт в середину отрезка AB (при этом Cn+1 и дальнейшие члены последовательности не определены)?

  б) точка Cn совпадает с C?

Решение

  Пусть  ∠CnBA = ∠Cn AB = αn.  Легко проверить (см. рис.), что для остроугольного треугольника  αn+1 = 2αnπ/2π/4 < αn < π/2,  для тупоугольного

αn+1 = π/2 – 2αn,  0 < αn < π/4.

  Это можно записать одной формулой:  αn+1= |2αnπ/2|,  0 < αn<π/2,  которая годится и для прямоугольного треугольника; при  αn=π/4  получим  αn+1= 0  – центрCn+1попадает в середину отрезкаAB.   Положим  αn=π/2·xn.  Тогдаxnполучается изx0n-кратным применением отображения  x→  f(x) = |2x– 1|, x∈ [0, 1],  то есть     Заметим, что  f(0) =f(1) = 1, f(½) = 0.  Каждый из отрезков  [0, ½],  [½, 1]  отображение  fрастягивает вдвое и отображает на весь отрезок  [0, 1]  (см. рис.).
  Ясно, что  f n"складывает" отрезок  [0, 1]  уже не в 2 раза, а в 2nраз; точки, делящие  [0, 1]  на 2nравных частей,  f nотображает в концы отрезка: f n(k·2–n) = 1,  если  k= 2m,  и  f n(k·2–n) = 0,  если  k= 2m+ 1,  (гдеk, m, n – натуральные), а каждый отрезок  [k·2–n, (k+ 1)2–n]  подобно растягивает на весь  [0, 1].   Нетрудно проверить (см. рис.), что  для     для  
  а) Вопрос сводится к нахождению корней уравнения  f n(x) = 0.  Это очевидно все числа вида  p·2n  (p нечётно) из отрезка  [0, 1].   б) Достаточно решить уравнение  f n(x) = x.  У него 2n корней:     (m = 1, 2, 3, ..., 2n–1).
Ответ

а) При таком, что  ∠CBA = pπ·2n–1,  где p – нечётное натуральное число, меньшее 2n.

б) При таком, что     где p – нечётное натуральное число,  p ≤  2n – 1  (за исключением случая  ∠CBA = π/2).

Чтобы оставлять комментарии, войдите или зарегистрируйтесь

Комментариев нет