Дан неравносторонний треугольник со сторонами a, b, c. Если существует треугольник со сторонами то рассматривают этот новый треугольник и с ним проделывают ту же процедуру (и т. д.), в противном случае процесс заканчивается.
а) Может ли в этом процессе встретиться треугольник, подобный исходному?
б) Может ли этот процесс продолжаться бесконечно?
а) Пусть для определенности, тогда три новых числа, очевидно, будут удовлетворять неравенствам
Поэтому величина равная разности между наибольшей и наименьшей стороной, после одной процедуры будет равна а после n-ой процедуры будет Значит, если бы на n ом шаге треугольник оказался подобен исходному, то коэффициент подобия был бы равен 2n, но, с другой стороны, большая сторона за каждый шаг увеличивается менее, чем в два раза: действительно, в противном случае получили бы неравенство
что противоречило бы условию на длины сторон.
б) Заметим, что периметр треугольника сохраняется при данной процедуре, а поскольку величина растет как геометрическая прогрессия со знаменателем 2, она станет больше периметра, но это, очевидно, противоречит положительности всех трех сторон треугольника. Комментарий. Рассуждение пункта б), основанное на сохранении периметра, могло быть применено и в пункте a): тогда из подобия треугольников следовало бы их равенство.
Ответ: a) нет; б) нет.