MathLabs

第1問

三角形ABCの内心をIとする。角A,B,Cの内角の二等分線が対辺と交わる点をそれぞれA',B',C'とする。1/4<AI⋅BI⋅CI/(AA′⋅BB′⋅CC′)≤8/271/4<AI\cdot BI\cdot CI/(AA'\cdot BB'\cdot CC')\le8/27 を証明せよ。
ステップ 1/4: 面積で3つの比を書き換える
p=AB+BC+CA,AI/AA′=(CA+AB)/pp=AB+BC+CA,\qquad AI/AA'=(CA+AB)/p
詳しい解説

pを周長、rを内接円の半径とする。ABIとCAIの面積はそれぞれAB·r/2、CA·r/2であり、その和をABCの面積で割ったものがAI/AA'である。従ってAI/AA'=(CA+AB)/p、巡回的に他の2比は(AB+BC)/p、(BC+CA)/pとなる。