Тема . Геометрия помогает алгебре

Увидеть треугольник

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела геометрия помогает алгебре
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#105329

Действительные числа a,  b  и c  таковы, что ||a2+b2−c2||<2.
|  ab   |  Докажите, что для этих чисел верны также неравенства ||b2+c2−a2||< 2
|  bc  |  и ||2  2 2||
|c-+aca−b-|< 2.

Подсказки к задаче

Подсказка 1:

Если поделить неравенства на два, то их левые части будут чем-то напоминать теорему косинусов, не так ли?

Подсказка 2:

Если быть точнее, то левые части являются косинусами углов некоторого треугольника. Какого и почему?

Показать доказательство

Первое решение. Умножение любого из чисел a,b,c  на − 1  не изменяет факт истинности (или неистинности) каждого из рассматриваемых неравенств. Кроме того, a  и b  из условия не равны 0.  Значит, без ограничения общности можно считать, что a >0,b> 0,c≥ 0.

По условию, ||a2+b2−c2||
|  2ab  |< 1,  значит, существует угол γ ∈(0,π),  косинус которого равен a2+b2−c2
  2ab  ,  т.е. выполнено равенство  2   2  2
a + b − c = 2abcosγ  или  2  2   2
c = a +b − 2abcosγ.

Построим треугольник, у которого две стороны равны a  и b,  а угол между этими сторонами равен γ.  Пусть третья сторона этого треугольника равна c1.  По теореме косинусов  2  2   2
c1 = a +b − 2abcosγ.  С учетом c≥ 0  получаем c1 = c.  Пусть α  — угол нашего треугольника напротив стороны a.  Снова из теоремы косинусов имеем b2+c2−a2
--bc---= 2cosα.  Требуемое неравенство ||b2+c2−a2||
|---bc---|<2  вытекает теперь из того, что |cosα|< 1.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Второе решение. Заметим, что при выполнении первого неравенства c⁄=0  (так как при c= 0  имеем неравенство a2 +b2 < 2|ab|,  что неверно). Сделаем равносильные преобразования неравенства при условии a⁄= 0,b⁄= 0,c⁄= 0:

|| 2  2   2||     |        |       (         )
||a-+-b−-c-||<2 ⇔ |a2+ b2− c2|< 2|ab|⇔ a2+ b2 − c22 <(2ab)2 ⇔
    ab

(a2+b2− c2)2− (2ab)2 <0 ⇔ (a2 +b2− c2− 2ab)(a2+ b2− c2+ 2ab)< 0⇔

((a− b)2− c2)((a+ b)2− c2)< 0⇔ (a− b− c)(a− b+ c)(a+ b− c)(a+b+ c)< 0

⇔ (b+c− a)(c+ a− b)(a+b − c)(a+ b+ c)> 0

Неравенство приведено к симметричному виду относительно a,b,c.  Аналогично, каждое из двух других неравенств из условия задачи эквивалентно этому симметричному неравенству вместе с условиями a ⁄=0,b⁄= 0,c⁄= 0.

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!