圆段中的极值问题

罗斯·洪斯伯格(Ross Honsberger)的两本书中包含了以下简单问题。数学模型他由C.M.Ingleby和后来的数学宝石III又增加了两个解决方案,一个由I.van Yzeren提出,另一个由Karel A.Post提出。下面给出了三种解决方案。最近,M.哈贾发表了3个简短的三角证明,并指出了下面第一个解决方案中的图与断弦定理。本页上的第四个解决方案利用了哈贾的观察结果。

P是弦AB切断的圆弧上的可变点。

两和弦之和

证明了当P位于圆弧AB的中点O时,弦AP和BP的和是最大的这一直观明显的性质。

解决

工具书类

  1. M.Hajja,Honsberger的另一个碎片,数学。杂志第83卷第4期,2010年10月,279-283
  2. R.Honsberger,数学模型,MAA,1978年,第16-17页
  3. R.Honsberger,数学宝石III,MAA,1985年,第22-24页

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解决方案1

两和弦之和,证明1

以O为中心,通过a和B画一个圆,将AO延伸到AC,将AP延伸到AQ,圆上有C和Q。

AO=BO=CO,

这意味着

∠AOB=2∠ACB(=2∠OBC)

另一方面,∠APB=∠AOB和∠AQB=∠的ACB。因此,

∠APB=2∠AQB。

但是,作为ΔBPQ的外角,∠APB=∠AQB+∠OBQ,因此∠OBQ=∠AQB,使ΔBPQ等腰:

BP=性能确认。

因此,AQ=AP+PQ和AC=AO+CO。AQ和AC都是外圆中的和弦,AC是直径最长弦:AQ<交流。

解决方案2

设K为圆的中心(带圆弧AOB)。绘制KE、∠AKP和KF的平分线、∠PKB的平分线上,然后相加ELŞ千帕FMíKP。如果W是AP和KE的交点,则千瓦秒APAW=脉宽。

两和弦之和,证明2

根据对称性,PW=EL。因此,EL=AP/2。同样,FM=BP/2。设N是KP和EF的交点。三角形ELN和FMN是正确的。它们的斜边超过了腿:英语>美国FM>FN。加总

(AP+BP)/2=EL+FM>EN+FN=EF。

但∠EKF=½∠AKB=∠AKO=∠OKB,使对弦相等:

EF=AO=BO。

最后,(AP+BP)/2>EF=(AO+BO)/2。

解决方案3

设X是AP和BO的交点。

两和弦之和,证明3

三角形AOX和BPX是等角的,因此相似。当P在O和B之间时,ΔAOX是两者中较大的一个:

AO/BP=AX/BX=OX/PX=k>1。

我们关注差异(AO+BO)-(AP+BP):

 (AO+BO)-(AP+BP)=(AO+OX+BX)-(AX+PX+BP)
  =(AO+OX-AX)-(PX+BP-BX)
  =(kBP+kPX-kBX)-(BP+PX-BX)
  =(k-1)(BP+PX-BX)>0,

三角形不等式.

解决方案4

两和弦之和,证明4

设U是从O到AP的垂直线的脚。断弦定理 2·AU=AP+BP。在直角三角形AOU中,AO用作斜边,因此,AO≥AU。由此可见

AO+BO=2·AO≥2·AU=AP+BP。

工具书类

  1. M.Hajja,Honsberger的另一个碎片,数学。杂志第83卷第4期,2010年10月,279-283
  2. R.Honsberger,数学模型,MAA,1978年,第16-17页
  3. R.Honsberger,数学宝石,III,MAA,1985年,第22-24页

断弦定理

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