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第4問

三角形 P1P2P3P_1P_2P_3 の内部に点 PP をとる。Q1,Q2,Q3Q_1,Q_2,Q_3 をそれぞれ PP1,PP2,PP3PP_1,PP_2,PP_3 と対辺との交点とする。三つの比 PP1PQ1,PP2PQ2,PP3PQ3\frac{PP_1}{PQ_1},\frac{PP_2}{PQ_2},\frac{PP_3}{PQ_3} のうち、一つは 22 以下で、一つは 22 以上であることを証明せよ。
ステップ 5/5: 二つの不等式を結論する
ri≤13⟹PPiPQi≥2,rj≥13⟹PPjPQj≤2r_i\le\frac13\Longrightarrow\frac{PP_i}{PQ_i}\ge2,\qquad r_j\ge\frac13\Longrightarrow\frac{PP_j}{PQ_j}\le2
詳しい解説

正の rr では (1−r)/r(1-r)/r は減少する。従って ri≤1/3r_i\le1/3 なら PPi/PQi≥2PP_i/PQ_i\ge2、rj≥1/3r_j\ge1/3 なら PPj/PQj≤2PP_j/PQ_j\le2。これは求める二つの比である。