Задача
Докажите, что 16Rr- 5r2$\leq$p2$\leq$4R2+ 4Rr+ 3r2.
Решение
Пусть a,bи c — длины сторон треугольника, F= (a-b)(b-c)(c-a) =A-B, где A=ab2+bc2+ca2и B=a2b+b2c+c2a. Докажем, что требуемые неравенства можно получить, преобразовав очевидное неравенство F2$\geq$0. Пусть $\sigma_{1}^{}$=a+b+c= 2p,$\sigma_{2}^{}$=ab+bc+ca=r2+p2+ 4rRи $\sigma_{3}^{}$=abc= 4prR(см. задачу 12.30). Можно проверить, что F2=$\sigma_{1}^{2}$$\sigma_{2}^{2}$- 4$\sigma_{2}^{3}$- 4$\sigma_{1}^{3}$$\sigma_{3}^{}$+ 18$\sigma_{1}^{}$$\sigma_{2}^{}$$\sigma_{3}^{}$- 27$\sigma_{3}^{2}$. В самом деле, ($\sigma_{1}^{}$$\sigma_{2}^{}$)2-F2= (A+B+ 3abc)2- (A-B)2= 4AB+ 6(A+B)$\sigma_{3}^{}$+ 9$\sigma_{3}^{2}$= 4(a3b3+ ...) + 4(a4bc+ ...) + 6(A+B)$\sigma_{3}^{}$+ 21$\sigma_{3}^{2}$. Ясно также, что 4$\sigma_{2}^{3}$= 4(a3b3+ ...) + 12(A+B)$\sigma_{3}^{}$+ 24$\sigma_{3}^{2}$, 4$\sigma_{1}^{3}$$\sigma_{3}^{}$= 4(a4bc+ ...) + 12(A+B)$\sigma_{3}^{}$+ 24$\sigma_{3}^{2}$и 18$\sigma_{1}^{}$$\sigma_{2}^{}$$\sigma_{3}^{}$= 18(A+B)$\sigma_{3}^{}$+ 54$\sigma_{3}^{2}$. Выразив $\sigma_{1}^{}$,$\sigma_{2}^{}$и $\sigma_{3}^{}$через p,rи R, получим
![\begin{multline*}
p^2\geq 2R^2+10Rr-r^2-2(R-2r)\sqrt{R(R-2r)}= \\
= [(R-2r)-\sqrt{R(R-2r)}]^2 + 16Rr-5r^2\geq 16Rr-5r^2
\end{multline*}](/storage/problem-media/57444/problem_57444_img_13.gif)
и
![\begin{multline*}
p^2\leq2R^2+10Rr+r^2+{2(R-2r)\sqrt{R(R-2r)}}=\\ =4R^2+4Rr+3r^2-
[(R-2r)-\sqrt{R(R-2r)}]^2\leq4R^2+4Rr+3r^2.
\end{multline*}](/storage/problem-media/57444/problem_57444_img_14.gif)
Ответ
Ответ задачи отсутствует
Чтобы оставлять комментарии, войдите или зарегистрируйтесь