Олимпиадные задачи из источника «глава 22. Выпуклые и невыпуклые многоугольники» для 10-11 класса - сложность 5 с решениями

Числа$\alpha_{1}^{}$,...,$\alpha_{n}^{}$, сумма которых равна (<i>n</i>- 2)$\pi$, удовлетворяют неравенствам0 <$\alpha_{i}^{}$< 2$\pi$. Докажите, что существует<i>n</i>-угольник<i>A</i>₁...<i>A</i>_nс углами$\alpha_{1}^{}$,...,$\alpha_{n}^{}$при вершинах<i>A</i>₁,...<i>A</i>_n.

С невыпуклым несамопересекающимся многоугольником производятся следующие операции. Если он лежит по одну сторону от прямой<i>AB</i>, где <i>A</i>и <i>B</i> — несмежные вершины, то одна из частей, на которые контур многоугольника делится точками <i>A</i>и <i>B</i>, отражается относительно середины отрезка<i>AB</i>. Докажите, что после нескольких таких операций многоугольник станет выпуклым.

Чему равно наибольшее число острых углов в невыпуклом<i>n</i>-угольнике?

Дано несколько параллельных отрезков, причем для любых трех из них найдется прямая, их пересекающая. Докажите, что найдется прямая, пересекающая все отрезки.

Докажите, что внутри любого выпуклого семиугольника есть точка, не принадлежащая ни одному из четырехугольников, образованных четверками его соседних вершин.

а) Дан выпуклый многоугольник. Известно, что для любых трёх его сторон можно выбрать точку<i>O</i>внутри многоугольника так, что перпендикуляры, опущенные из точки<i>O</i>на эти три стороны, попадают на сами стороны, а не на их продолжения. Докажите, что тогда такую точку<i>O</i>можно выбрать для всех сторон одновременно. б) Докажите, что в случае выпуклого четырёхугольника такую точку<i>O</i>можно выбрать, если её можно выбрать для любых двух сторон.

а) На плоскости даны четыре выпуклые фигуры, причем любые три из них имеют общую точку. Докажите, что тогда и все они имеют общую точку. б) На плоскости дано <i>n</i>выпуклых фигур, причем любые три из них имеют общую точку. Докажите, что все <i>n</i>фигур имеют общую точку (<i>теорема Хелли</i>).

а) Пусть<i>M</i>— выпуклый многоугольник, площадь которого равна<i>S</i>, а периметр равен<i>P</i>;<i>D</i>— круг радиуса<i>R</i>. Докажите, что площадь фигуры$\lambda_{1}^{}$<i>M</i>+$\lambda_{2}^{}$<i>D</i>равна<div align="CENTER"> $\displaystyle \lambda_{1}^{2}$<i>S</i> + $\displaystyle \lambda_{1}^{}$$\displaystyle \lambda_{2}^{}$<i>PR</i> + $\displaystyle \lambda_{2}^{2}$$\displaystyle \pi$<i>R</i>². </div> б) Докажите, что<i>S</i>$\le$<i>P</i>²/4$\pi$.

Докажите, что<i>S</i>₁₂$\ge$$\sqrt{S_1S_2}$, т.е.$\sqrt{S(\lambda_1,\lambda_2)}$$\ge$$\lambda_{1}^{}$$\sqrt{S_1}$+$\lambda_{2}^{}$$\sqrt{S_2}$(Брунн).

Пусть<i>S</i>₁и<i>S</i>₂— площади многоугольников<i>M</i>₁и<i>M</i>₂. Докажите, что площадь<i>S</i>($\lambda_{1}^{}$,$\lambda_{2}^{}$) многоугольника$\lambda_{1}^{}$<i>M</i>₁+$\lambda_{2}^{}$<i>M</i>₂равна<div align="CENTER"> $\displaystyle \lambda_{1}^{2}$<i>S</i>₁ + 2$\displaystyle \lambda_{1}^{}$$\displaystyle \lambda_{2}^{}$<i>S</i>₁₂ + $\displaystyle \lambda_{2}^{2}$<i>S</i>₂, </div>где<i>S</i>₁₂зависит толь...

Докажите, что при симметризации по Штейнеру площадь многоугольника не изменяется, а его периметр не увеличивается.

Докажите, что симметризация по Штейнеру выпуклого многоугольника является выпуклым многоугольником.