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第3题

凸六边形的每一对对边都满足:它们中点之间的距离 pp 等于两边长度之和的 32\frac{\sqrt3}{2}。证明该六边形为等角六边形。
第 2/7 步:把中点条件化为尖锐不等式
通俗地说

中点公式给出左边,三角不等式给出右边。

∣u+v∣≥3∣u−v∣,∣v+w∣≥3∣v−w∣,∣w−u∣≥3∣w+u∣|\mathbf u+\mathbf v|\ge\sqrt3|\mathbf u-\mathbf v|,\quad |\mathbf v+\mathbf w|\ge\sqrt3|\mathbf v-\mathbf w|,\quad |\mathbf w-\mathbf u|\ge\sqrt3|\mathbf w+\mathbf u|
详细分析

对对边 AB,DEAB,DE,由中点公式和题设有 ∣u+v∣=3(∣AB∣+∣DE∣)|\mathbf u+\mathbf v|=\sqrt3(|AB|+|DE|)。又因 u−v=(A−B)+(E−D)\mathbf u-\mathbf v=(\mathbf A-\mathbf B)+(\mathbf E-\mathbf D),三角不等式给出 ∣AB∣+∣DE∣≥∣u−v∣|AB|+|DE|\ge|\mathbf u-\mathbf v|。故 ∣u+v∣≥3∣u−v∣|\mathbf u+\mathbf v|\ge\sqrt3|\mathbf u-\mathbf v|。对另外两对边同理,得到 ∣v+w∣≥3∣v−w∣|\mathbf v+\mathbf w|\ge\sqrt3|\mathbf v-\mathbf w| 及 ∣w−u∣≥3∣w+u∣|\mathbf w-\mathbf u|\ge\sqrt3|\mathbf w+\mathbf u|。