MathLabs

第6問

三角形 ABCABC の辺 ABAB、BCBC、CACA の内部にそれぞれ点 MM、KK、LL を取る。3つの三角形 △AML\triangle AML、△KBM\triangle KBM、△LCK\triangle LCK のうち少なくとも1つの面積が、三角形 ABCABC の面積の4分の1以下であることを証明せよ。
ステップ 4/7: 3つの面積がすべて大きすぎると仮定する
ざっくり言うと

結論は最小値についての主張なので、その否定は3つの候補すべてが閾値を超えるという自然な形になる。

p(1−r)>14,q(1−p)>14,r(1−q)>14p(1-r)>\frac14,\quad q(1-p)>\frac14,\quad r(1-q)>\frac14
詳しい解説

少なくとも1つの面積が 14[ABC]\frac14[ABC] 以下であることを示すため、背理法として3つすべてが厳密に大きいと仮定する。ステップ2、3により、これは表示された3つの厳密不等式にちょうど対応する。