сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word

Длины двух сто­рон тре­уголь­ни­ка за­фик­си­ро­ва­ны, а тре­тья может ме­нять­ся. Чему равен ми­ни­маль­но воз­мож­ный ра­ди­ус окруж­но­сти, опи­сан­ной во­круг та­ко­го тре­уголь­ни­ка?

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Обо­зна­чим две дан­ные сто­ро­ны a и b, а угол между ними  гамма . По­лу­чим за­ви­си­мость ра­ди­у­са опи­сан­ной около тре­уголь­ни­ка окруж­но­сти от a, b и γ. Из тео­ре­мы си­ну­сов можно по­лу­чить из­вест­ную фор­му­лу пло­ща­ди тре­уголь­ни­ка: S= дробь: чис­ли­тель: a b c, зна­ме­на­тель: 4 R конец дроби , зна­чит, (ис­поль­зу­ем тео­ре­му ко­си­ну­сов):

 R= дробь: чис­ли­тель: a b c, зна­ме­на­тель: 4 S конец дроби = дробь: чис­ли­тель: a b ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: a в квад­ра­те плюс b в квад­ра­те минус 2 a b ко­си­нус гамма конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 4 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби a b синус гамма конец дроби = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: a в квад­ра­те плюс b в квад­ра­те минус 2 a b ко­си­нус гамма конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 синус гамма конец дроби .

Оче­вид­но, ра­ди­ус наи­мень­ший, если и толь­ко если его учет­верённый квад­рат наи­мень­ший.

 4 R в квад­ра­те = дробь: чис­ли­тель: a в квад­ра­те плюс b в квад­ра­те минус 2 a b ко­си­нус гамма , зна­ме­на­тель: синус в квад­ра­те гамма конец дроби .

Если a=b, то

 4 R в квад­ра­те = дробь: чис­ли­тель: a в квад­ра­те плюс b в квад­ра­те минус 2 a b ко­си­нус гамма , зна­ме­на­тель: синус в квад­ра­те гамма конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 2 a в квад­ра­те левая круг­лая скоб­ка 1 минус ко­си­нус гамма пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: синус в квад­ра­те гамма конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 4 a в квад­ра­те синус в квад­ра­те дробь: чис­ли­тель: гамма , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , зна­ме­на­тель: синус в квад­ра­те гамма конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 4 a в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 4 ко­си­нус в квад­ра­те дробь: чис­ли­тель: гамма , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби конец дроби = дробь: чис­ли­тель: a в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: ко­си­нус в квад­ра­те дробь: чис­ли­тель: гамма , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби конец дроби .

По­след­нее вы­ра­же­ние при­ни­ма­ет наи­мень­шее зна­че­ние, если зна­ме­на­тель (а зна­чит и ко­си­нус) при­ни­ма­ет наи­боль­шее зна­че­ние, то есть если  гамма =0. При этом наи­боль­шее зна­че­ние вы­ра­же­ния 4 R в квад­ра­те =a в квад­ра­те . Но по усло­вию, угол между дан­ны­ми сто­ро­на­ми по­ло­жи­те­лен, иначе это уже не тре­уголь­ник. Сле­до­ва­тель­но, в этом слу­чае (если тре­уголь­ник рав­но­бед­рен­ный) наи­мень­ше­го зна­че­ния нет, тем не менее, ра­ди­ус можно сде­лать сколь угод­но близ­ким к по­ло­ви­не сто­ро­ны.

Пусть те­перь a не равно q b

 4 R в квад­ра­те = дробь: чис­ли­тель: a в квад­ра­те плюс b в квад­ра­те минус 2 a b ко­си­нус гамма , зна­ме­на­тель: 1 минус ко­си­нус в квад­ра­те гамма конец дроби .

Обо­зна­чим t= ко­си­нус гамма при­над­ле­жит левая круг­лая скоб­ка минус 1 ; 1 пра­вая круг­лая скоб­ка . На этом про­ме­жут­ке найдём наи­мень­шее зна­че­ние функ­ции  f левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: a в квад­ра­те плюс b в квад­ра­те минус 2 a b t, зна­ме­на­тель: 1 минус t в квад­ра­те конец дроби .

 дробь: чис­ли­тель: d f, зна­ме­на­тель: d t конец дроби = дробь: чис­ли­тель: минус 2 a b левая круг­лая скоб­ка 1 минус t в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка плюс левая круг­лая скоб­ка a в квад­ра­те плюс b в квад­ра­те минус 2 a b t пра­вая круг­лая скоб­ка 2 t, зна­ме­на­тель: левая круг­лая скоб­ка 1 минус t в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те конец дроби = дробь: чис­ли­тель: минус 2 a b плюс 2 a b t в квад­ра­те плюс 2 t a в квад­ра­те плюс 2 t b в квад­ра­те минус 4 a b t в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: левая круг­лая скоб­ка 1 минус t в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те конец дроби =
= дробь: чис­ли­тель: минус 2 a b t в квад­ра­те плюс t левая круг­лая скоб­ка 2 a в квад­ра­те плюс 2 b в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка минус 2 a b, зна­ме­на­тель: левая круг­лая скоб­ка 1 минус t в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те конец дроби = минус 2 дробь: чис­ли­тель: a b t в квад­ра­те минус t левая круг­лая скоб­ка a в квад­ра­те плюс b в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка плюс a b, зна­ме­на­тель: левая круг­лая скоб­ка 1 минус t в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те конец дроби .

Найдём кри­ти­че­ские точки

 D= левая круг­лая скоб­ка a в квад­ра­те плюс b в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те минус 4 a в квад­ра­те b в квад­ра­те = левая круг­лая скоб­ка a в квад­ра­те минус b в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те .

Пусть a боль­ше b (боль­шую сто­ро­ну обо­зна­чим a). Тогда

 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: D конец ар­гу­мен­та =a в квад­ра­те минус b в квад­ра­те боль­ше 0,

t_1= дробь: чис­ли­тель: левая круг­лая скоб­ка a в квад­ра­те плюс b в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка минус левая круг­лая скоб­ка a в квад­ра­те минус b в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: 2 a b конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 2 b в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 a b конец дроби = дробь: чис­ли­тель: b, зна­ме­на­тель: a конец дроби при­над­ле­жит левая круг­лая скоб­ка 0 ; 1 пра­вая круг­лая скоб­ка ; t_2= дробь: чис­ли­тель: левая круг­лая скоб­ка a в квад­ра­те плюс b в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка плюс левая круг­лая скоб­ка a в квад­ра­те минус b в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: 2 a b конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 2 a в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 a b конец дроби = дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: b конец дроби боль­ше 1 .

На про­ме­жут­ке  левая круг­лая скоб­ка минус 1 ; дробь: чис­ли­тель: b, зна­ме­на­тель: a конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка про­из­вод­ная от­ри­ца­тель­на, функ­ция f(t) убы­ва­ет, на про­ме­жут­ке  левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: b, зна­ме­на­тель: a конец дроби ; 1 пра­вая круг­лая скоб­ка про­из­вод­ная по­ло­жи­тель­на, функ­ция f(t) воз­рас­та­ет, в точке t= дробь: чис­ли­тель: b, зна­ме­на­тель: a конец дроби функ­ция f(t) при­ни­ма­ет наи­мень­шее зна­че­ние. Зна­чит, ра­ди­ус опи­сан­ной окруж­но­сти при­ни­ма­ет наи­мень­шее зна­че­ние, когда ко­си­нус угла между дан­ны­ми сто­ро­на­ми равен от­но­ше­нию мень­шей сто­ро­ны к боль­шей. При этом наи­мень­ший ра­ди­ус удо­вле­тво­ря­ет со­от­но­ше­нию

 4 R в квад­ра­те = дробь: чис­ли­тель: a в квад­ра­те плюс b в квад­ра­те минус 2 b в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 1 минус дробь: чис­ли­тель: b в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: a в квад­ра­те конец дроби конец дроби = дробь: чис­ли­тель: левая круг­лая скоб­ка a в квад­ра­те минус b в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка a в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: левая круг­лая скоб­ка 1 минус дробь: чис­ли­тель: b в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: a в квад­ра­те конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка a в квад­ра­те конец дроби =a в квад­ра­те ,

наи­мень­ший ра­ди­ус равен по­ло­ви­не наи­боль­шей сто­ро­ны.

 

Ответ: если дан­ные сто­ро­ны равны, то за­да­ча не имеет ре­ше­ния, ра­ди­ус опи­сан­ной окруж­но­сти умень­шая, можно сде­лать сколь угод­но близ­ким к по­ло­ви­не дан­ной сто­ро­ны. Если дан­ные сто­ро­ны раз­лич­ны, то ра­ди­ус опи­сан­ной окруж­но­сти наи­мень­ший, если ко­си­нус угла между двумя дан­ны­ми сто­ро­на­ми равен от­но­ше­нию мень­шей сто­ро­ны к боль­шей. При этом ми­ни­маль­но воз­мож­ный ра­ди­ус равен по­ло­ви­не боль­шей из дан­ных сто­рон. При этом тре­уголь­ник пря­мо­уголь­ный, его ги­по­те­ну­за  — наи­боль­шая из дан­ных сто­рон.