Päevaülesanne

Juhuslik

Harjutuskomplekt

Balti Tee 1997 · Ülesanne 14

Geomeetria

In the triangle ABC,∣AC∣2A B C,|A C|^{2} is the arithmetic mean of ∣BC∣2|B C|^{2} and ∣AB∣2|A B|^{2}. Show that cot⁡2B⩾cot⁡Acot⁡C\cot ^{2} B \geqslant \cot A \cot C.

Muuda valikut

Kui oled valmis

Ülevaatematerjal muutub kättesaadavaks järgmise päevaülesannete komplektiga.

Ülevaade

Teemad

Kolmnurgad ja märkimisväärsed punktid

Lahendused

Lahendus

Denote ∣BC∣=a,∣CA∣=b|B C|=a,|C A|=b and ∣AB∣=c|A B|=c, then we have 2b2=a2+c22 b^{2}=a^{2}+c^{2}. Applying the cosine and sine laws to triangle ABCA B C we have:

cot⁡B=cos⁡Bsin⁡B=(a2+c2−b2)⋅2R2ac⋅b=(a2+c2−b2)⋅Rabc,cot⁡A=cos⁡Asin⁡A=(b2+c2−a2)⋅Rabc,\begin{aligned} & \cot B=\frac{\cos B}{\sin B}=\frac{\left(a^{2}+c^{2}-b^{2}\right) \cdot 2 R}{2 a c \cdot b}=\frac{\left(a^{2}+c^{2}-b^{2}\right) \cdot R}{a b c}, \\ & \cot A=\frac{\cos A}{\sin A}=\frac{\left(b^{2}+c^{2}-a^{2}\right) \cdot R}{a b c}, \end{aligned} cot⁡C=cos⁡Csin⁡C=(a2+b2−c2)⋅Rabc\cot C=\frac{\cos C}{\sin C}=\frac{\left(a^{2}+b^{2}-c^{2}\right) \cdot R}{a b c}

where RR is the circumradius of triangle ABCA B C. To finish the proof it hence suffices to show that (a2+c2−b2)2⩾(b2+c2−a2)(a2+b2−c2)\left(a^{2}+c^{2}-b^{2}\right)^{2} \geqslant\left(b^{2}+c^{2}-a^{2}\right)\left(a^{2}+b^{2}-c^{2}\right). Indeed, from the AM-GM inequality we get

(b2+c2−a2)(a2+b2−c2)⩽(b2+c2−a2+a2+b2−c2)24=b4==(2b2−b2)2=(a2+c2−b2)2.\begin{aligned} \left(b^{2}+c^{2}-a^{2}\right)\left(a^{2}+b^{2}-c^{2}\right) & \leqslant \frac{\left(b^{2}+c^{2}-a^{2}+a^{2}+b^{2}-c^{2}\right)^{2}}{4}=b^{4}= \\ & =\left(2 b^{2}-b^{2}\right)^{2}=\left(a^{2}+c^{2}-b^{2}\right)^{2} . \end{aligned}

Official solution diagram for Baltic Way 1997 Problem 14 (Figure 9).

Figure 9

Võistluse kontekst

Balti Tee tulemused 1997

11 võistkonda

Keskmine tulemus
2,0 / 5
4 või 5 punkti
4 / 11
Eesti
5 / 5

Punktijaotus

05
12
20
30
40
54
Kõigi võistkondade punktid
VõistkondPunktid
Poland5 / 5
Germany1 / 5
Estonia5 / 5
Sweden5 / 5
Denmark0 / 5
Latvia1 / 5
Finland0 / 5
Norway0 / 5
St. Petersburg5 / 5
Iceland0 / 5
Lithuania0 / 5