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。在数学模型他由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。
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
- 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
- R.Honsberger,数学模型,MAA,1978年,第16-17页
- R.Honsberger,数学宝石III,MAA,1985年,第22-24页
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解决方案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千帕和FMíKP。如果W是AP和KE的交点,则千瓦秒AP和AW=脉宽。
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>美国和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。
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, |
由三角形不等式.
解决方案4
设U是从O到AP的垂直线的脚。由断弦定理 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
- 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
- R.Honsberger,数学模型,MAA,1978年,第16-17页
- R.Honsberger,数学宝石,III,MAA,1985年,第22-24页
断弦定理
- 断弦定理:接近阿基米德的证明
- 断弦定理:Gregg Patruno的证明
- 折纸断弦定理
- 断弦定理:Stuart Anderson的证明
- 断弦定理:布广团的证明
- 断弦定理:Mariano Perez de la Cruz的证明
- 《大卫之星》中的毕达哥拉斯
- 《断弦》中的毕达哥拉斯
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