内部の点を通る折れ線と2辺の和の比較(B)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/23
🔁 類題: 内部の点を通る折れ線と2辺の和の比較(A) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
$\triangle\mathrm{ABC}$ の内部に点 $\mathrm{P}$ がある.$\triangle\mathrm{ABC}$ の周の長さを $L$ とするとき,次の不等式を証明せよ.
\[ \frac{L}{2}<\mathrm{PA}+\mathrm{PB}+\mathrm{PC}<L \]
[左側の不等式]$\triangle\mathrm{PAB}$,$\triangle\mathrm{PBC}$,$\triangle\mathrm{PCA}$ において
\[ \mathrm{PA}+\mathrm{PB}>\mathrm{AB},\quad \mathrm{PB}+\mathrm{PC}>\mathrm{BC},\quad \mathrm{PC}+\mathrm{PA}>\mathrm{CA} \]
辺々加えて $2(\mathrm{PA}+\mathrm{PB}+\mathrm{PC})>L$
[右側の不等式]直線 $\mathrm{BP}$ と辺 $\mathrm{AC}$ の交点を $\mathrm{D}$ とする.$\triangle\mathrm{ABD}$,$\triangle\mathrm{PDC}$ において,三角形の 2 辺の和は他の 1 辺より大きいから
\[ \mathrm{AB}+\mathrm{AD}>\mathrm{BD}=\mathrm{PB}+\mathrm{PD},\quad \mathrm{PD}+\mathrm{DC}>\mathrm{PC} \]
辺々加えて,$\mathrm{AD}+\mathrm{DC}=\mathrm{AC}$ を用いると $\mathrm{AB}+\mathrm{AC}>\mathrm{PB}+\mathrm{PC}$
頂点 $\mathrm{B}$,$\mathrm{C}$ についても,直線 $\mathrm{CP}$ と辺 $\mathrm{AB}$ の交点,直線 $\mathrm{AP}$ と辺 $\mathrm{BC}$ の交点をそれぞれとって同じように考えると
\[ \mathrm{BA}+\mathrm{BC}>\mathrm{PA}+\mathrm{PC},\qquad \mathrm{CA}+\mathrm{CB}>\mathrm{PA}+\mathrm{PB} \]
3 式を辺々加えて $2L>2(\mathrm{PA}+\mathrm{PB}+\mathrm{PC})$
以上より $\dfrac{L}{2}<\mathrm{PA}+\mathrm{PB}+\mathrm{PC}<L$
⭐ お気に入り 0
ログインするとお気に入り・印刷リスト・PDF出力が使えます