Домашние задания: Геометрия

Геометрическое неравенство и минимум

Пусть a и b стороны △ABC, r - радиус вписанной окружности. Как найти минимум: (ab)/r^2?
И когда он достигается?
r = S/p = (0.5ab*sin(x))/(0.5a+0.5b+0.5c) = (ab*sin(x))/(a+b+c)
ab/r^2 = (a + b + c)^2/(a*b*sin(x)^2)
По теореме косинусов c^2 = a^2+b^2 - 2ab*cos(x),
c = √(a^2+b^2 - 2ab*cos(x))
ab/r^2 = (a + b + √(a^2+b^2 - 2ab*cos(x)))^2/(a*b*sin(x)^2)
a,b константы, выражение зависит только от х
Далее пытался стандартными методами выяснить экстремумы этого выражения, и после множества неудачных попыток, сопровождающихся сообщениями от вольфрама "calculation time exceeded", удалось получить точку экстремума. Но она оказалась слишком жесткой (скрин). Вольфрам отказывается просто ее принимать на ввод.
Потом аналогично попытался из c^2 = a^2+b^2 - 2ab*cos(x) выразить cos(x), получить sin(x)^2, подставить, получить функцию на этот раз от переменной с и проанализировать ее на экстремумы. Но там экстремум оказался еще жестче.
Ну хоть выяснил, что экстремум существует.
Я сдаюсь.
Анастасия Гаврилова
Анастасия Гаврилова
69 560
Лучший ответ
Анастасия Гаврилова мог бы не писать этот ответ, но блин, потратил 60 мин на эту задачу, хот отчитаюсь о том, что сделал. мало ли поможет
**************** *************** Ответы у обоих неверные, но действительно при составлении системы, функция получилась с 6 переменными, а это очень жёстко. Решать такое вручную можно, но не желательно. Я не зря написал неравенство.
когда радиус наибольший из возможных, наверно в равностороннем треугольнике это будет.
Омар Ахмет
Омар Ахмет
9 190
Я думаю, что минимум равен 12 и достигается для равностороннего треугольника
Значит, как я пришел к этому выводу, поясняю. Я, если ты может заметил. по геометрии не отвечаю вообще, это первый раз. Потому что я ее не очень люблю, соответственно знаю тоже не очень. Поэтому я не помню формул, кроме основных. Я не знаю, может и есть такая формула для площади, но я ее получил, так как не знал. S=r²∑ctg α(i)/2, где α(i) (i=1,2,3) все углы треугольника. Получил я ее как сумму площадей вписанной окружности и фигур, образованных отрезками касательных (т. е. сторон) и меньшими дугами этой самой окружности. Ну а дальше, поскольку S=0.5 ab sin α, то
ab/r²=2(ctgα/2+ctgβ/2+ctg(π/2-(α/2+β/2))/sin(π-(α+β))
Ну вот, а исследовать я ее поленился, просто провел оценил что называется на глаз. Так что может я и не прав
Алишан Ахмедов Не прав, уже сам вижу, что для прямоугольного равнобедренного таки меньше
Алишан Ахмедов о, я тут таки решил довести эту задачку. Оказывается, что наименьшее то значение вовсе и не при прямоугольном равнобедренном. Т. е. равнобедренный - это необходимое условие, но равные углы не по 45, а чуть больше, где то по 51,.. с небольшим
Алишан Ахмедов А вот если бы мы м искали минимум отношения площади к квадрату радиуса - то это было бы у равностороннего треугольника