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        數(shù)學(xué)問題解答

        2019-11-26 02:42:22安振平
        數(shù)學(xué)通報(bào) 2019年10期

        2019年9月號(hào)問題解答

        (解答由問題提供人給出)

        2501設(shè)△ABC的三內(nèi)角A,B,C所對(duì)的三邊長分別為a,b,c,三角形的面積△,求證:

        (1)

        當(dāng)且僅當(dāng)△ABC為等邊三角形時(shí)式中等號(hào)成立.

        (河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院 李永利 467000)

        證明令a=y+z,b=z+x,c=x+y,

        而 2(ab+bc+ca)-(a2+b2+c2)

        =2[(y+z)(z+x)+(z+x)(x+y)+(x+y)(y+z)]-[(y+z)2+(z+x)2+(x+y)2]

        =2[(x2+y2+z2)+3(xy+yz+zx)]

        -[2(x2+y2+z2)+2(xy+yz+zx)]

        =4(xy+yz+zx),

        于是(1)式等價(jià)于

        ?(xy+yz+zx)2≥3xyz(x+y+z)

        ?(xy)2+(yz)2+(zx)2+2xyz(x+y+z)≥3xyz(x+y+z)

        ?(xy)2+(yz)2+(zx)2≥xyz(x+y+z)

        (2)

        而(xy)2+(yz)2+(zx)2≥xy·yz+yz·zx+zx

        ·xy=xyz(x+y+z),

        即(2)式成立,從而(1)式成立.

        由以上證明過程可知,當(dāng)且僅當(dāng)x=y=z即a=b=c亦即△ABC為等邊三角形時(shí),(1)式中等號(hào)成立.

        2502設(shè)AM為銳角三角形ABC的外接圓直徑,N為邊BC的中點(diǎn),P為∠BAC的平分線AP與直線MN的交點(diǎn),E,F(xiàn)分別為點(diǎn)P在兩邊AB和AC上的射影,證明:直線MN與EF的交點(diǎn)H是△ABC的垂心.

        (河南輝縣一中 賀基軍 453600)

        證明如圖,在△ABC及其外接圓中,因∠BAC的平分線AP與所給直線MN相交,

        故知AB≠AC,不妨設(shè)AB

        設(shè)直線MN與△ABC外接圓的另一交點(diǎn)為Q,

        連接QA,QB,QC,QE,QF及MB,MC.

        因AM為△ABC外接圓的直徑,

        故∠AQP= 90°.

        又因∠AEP=∠AFP= 90°,

        故A,Q,E,P,F(xiàn)五點(diǎn)共圓.

        因∠QEA=∠QFA,

        故∠QEB=∠QFC.

        又因∠QBA=∠QCA,

        故△QBE∽ △QCF,

        在四邊形QBMC中,

        由BN=CN得S△QBM=S△QCM,

        即BQ·BM·sin∠QBM

        =CQ·CM·sin∠QCM.

        因∠QBM+∠QCM=180°,

        故BQ·BM=CQ·CM.

        在線段NQ上截取NH′ =MN,

        連接H′E,H′F及H′B,H′C,

        所得四邊形H′BMC為平行四邊形(因該四邊形對(duì)角線互相平分).

        因BH′∥MC,MC⊥AC,

        故BH′⊥AC,同理CH′⊥AB.

        因此,點(diǎn)H′ 是△ABC的垂心,

        同時(shí)∠EBH′ = 90°-∠BAC=∠FCH′.

        根據(jù)① ②及CM=BH′,BM=CH′ 得

        由此可知△EBH′ ∽ △FCH′,

        從而有∠H′EB=∠H′FC.

        由題設(shè)知AE=AF,∠AEF=∠AFE,

        從而有∠HEB=∠HFC(③式的特例).

        △ABC的垂心H′ 和點(diǎn)H在線段NQ上,

        考慮線段NH′ 與NH的關(guān)系:

        如果NH′ =NH,此時(shí)點(diǎn)H′ 重合于點(diǎn)H;

        如果NH′ >NH,結(jié)合③ ④得

        ∠H′EH=∠H′EB-∠HEB

        =∠H′FC-∠HFC=∠H′FH,

        于是△EH′F為等腰三角形,

        其頂點(diǎn)H′ 在邊EF的中垂線AP上,

        即△ABC的垂心H′ 在AP上,

        因此AP⊥BC. 又因AP平分∠BAC,

        故AB=AC,這與AB≠AC矛盾;

        同理,NH′

        綜上得知,H′ 和H兩點(diǎn)重合,

        因此點(diǎn)H是△ABC的垂心.

        2503△ABC中,a,b,c分別表示三角形三邊長,I為△ABC的內(nèi)心,則

        (浙江省永康市第六中學(xué) 呂永軍 321300)

        證明設(shè)r,R分別為△ABC的內(nèi)切圓半徑與外接圓半徑

        2504已知a,b,c>0,abc=1,求證:

        (河南省南陽師范學(xué)院軟件學(xué)院 李居之 孫文雪 473061)

        證明不難證明,當(dāng)x>0時(shí),

        xlnx≥x-1(當(dāng)且僅當(dāng)x=1時(shí)等號(hào)成立),

        所以,當(dāng)x>0時(shí),有

        于是

        當(dāng)且僅當(dāng)a=b=c=1時(shí)等號(hào)成立.

        2505如圖,△ABC中,D,E,F分別是邊BC,CA,AB上的點(diǎn),且,BD=mBC,CE=mCA,AF=mAB,0

        (湖北省公安縣第一中學(xué)楊先義434300)

        證明設(shè)M是△ABC的重心.

        熟知下述引理:

        所以△ABC與△PQR的重心重合.

        2019年10月號(hào)問題

        (來稿請(qǐng)注明出處——編者)

        2506在k邊形A1A2…AK(k≥3)中,a1,a2,…,ak為其各邊長,s為周長,n∈N+且n≥2,0<λ≤1,求證:

        (安徽省岳西中學(xué) 儲(chǔ)百六 246600)

        2507如圖,已知四邊形ABCD,E、F、I、J分別是四邊的中點(diǎn),分別連接AJ、IB、DJ、IC交G、H,IJ、EF交O,求證:GH∥EF.

        (江西師范高等專科學(xué)校 王建榮 335000)

        2508在銳角△ABC中,有

        (天津水運(yùn)高級(jí)技工學(xué)校 黃兆麟300456)

        2509如圖,在△ABC中,∠BCA的平分線與△ABC的外接圓交于點(diǎn)R,∠BCX=∠ACY,邊BC的垂直平分線交CX于點(diǎn)P,邊CA的垂直平分線交CY于點(diǎn)Q,K是BC的中點(diǎn),L是AC的中點(diǎn),則△RPK和△RQL面積相等.

        (安徽省旌德中學(xué) 趙忠華 242600)

        2510已知a,b,c>1,a+b+c+2≥abc,求證:

        (陜西省咸陽師范學(xué)院教育科學(xué)學(xué)院 安振平 712000)

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