Назад
Задача

Внутри окружности расположен выпуклый пятиугольник (вершины могут лежать как внутри, так и на окружности). Доказать, что хотя бы одна из его сторон не больше стороны правильного пятиугольника, вписанного в эту окружность.

Решение

Предположим сначала, что центр Oокружности лежит внутри данного пятиугольника A1A2A3A4A5. Рассмотрим углы  A1OA2,A2OA3,...,A5OA1. В сумме эти пять углов дают 2$\pi$, поэтому один из них, например A1OA2, не превосходит 2$\pi$/5. Тогда отрезок A1A2можно поместить в сектор OBC, где $\angle$BOC= 2$\pi$/5 и точки Bи Cрасположены на окружности.

Докажем, что любой отрезокMN, расположенный в треугольникеABC, не больше наибольшей стороны. Пусть прямая MNпересекает стороны треугольника в точках M1и N1. Ясно, что MN$\le$M1N1. Пусть точка M1лежит на стороне AB, а точка N1— на BC. Так как $\angle$AM1N1+$\angle$BM1N1= 180o, то один из этих углов не меньше 90o. Пусть для определённости $\angle$AM1N1$\ge$90o. Тогда AN1$\ge$M1N1, так как против большего угла лежит большая сторона. Аналогично доказывается, что либо AN1$\le$AB, либо AN1$\le$AC. Следовательно, длина отрезка MNне превосходит длины отрезка с концами в вершинах треугольника.

В треугольнике OBCнаибольшей стороной является BC, поэтому A1A2$\le$BC.

Если точка Oне принадлежит данному пятиугольнику, то углы A1OA2,...,A5OA1дают в объединении угол меньше $\pi$, причём каждая точка этого угла покрыта ими дважды. Поэтому в сумме эти пять углов дают меньше 2$\pi$, т. е. один из них меньше 2$\pi$/5. Дальнейшее доказательство аналогично предыдущему случаю.

Если точка Oлежит на стороне пятиугольника, то один из рассматриваемых углов не больше $\pi$/4, а если она является его вершиной, то один из них не больше $\pi$/3. Ясно, что $\pi$/4 <$\pi$/3 < 2$\pi$/5.

Ответ

Ответ задачи отсутствует

Чтобы оставлять комментарии, войдите или зарегистрируйтесь

Комментариев нет