Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
колос ксюша РЕФЕРАТ.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
319 Кб
Скачать
☆

2.2.Геометричні задачі, які розв’язуються на основі деяких теорем

Теорема 1.

Добуток двох додатніх множників, сума яких стала, має найбільше значення при рівності множників (якщо множники можуть приймати однакові значення)

Доведення: 1. Нехай х + у = 2а. При х1 = у1 = а добуток х1 у1 = а2.

Покажемо, що добуток х2у2, де х = а , у2 = а , менше а2.

Нехай х2 = а + в, тоді у2 = а – в; х2у2 = а2 – в2. Отже х2у2 < x1y1.

2. Розглянемо тотожність ху = [ ( x + y )2 – ( x – y )2 ].

При х + у = const добуток ( ху) має найбільше значення при

найменшому значенні ( х – у )2, тобто х – у = 0 при х = у

3. Геометричне доведення:

Побудуємо на АВ = 2а = х + у півколо, як на діаметрі

При ОС = х1 = у1 = а маємо: ОС2 = АО ВО = а2

При х = у , нехай х2 = АD, тоді у2 = DB

х2 у2 = АD DB = DF2, DF < OC,

тому що DF – пів хорда, а ОС – радіус.

Узагальнимо теорему: Добуток двох множників х і у, пов’язаних відношенням

mx + ny = 2a, де m i n – додатні числа, буде найбільшим

при mx = ny = a, тобто при х = і у = .

При ху, що має найбільше значення, найбільше значення

має і mnxy , а так як mx + ny постійне, то mx = ny = a.

Задача 1

Плоска фігура складається з прямокутника і рівностороннього трикутника.

Визначити її розміри так, щоб при даному периметр площа була найбільшою

( в рахунок периметра не входить спільна сторона прямокутника і трикутника).

Розв’язання:

1. х – сторона трикутника;

2. у – сторона прямокутника;

3. Периметр Р = 3х + 2у; = > у = ;

4. Площа: Sn = х у – прямокутника

Sт= - площа рівностороннього трикутника

5. S = ху + х2

S = х + х2 = = [ 2р – х( 6 - )] ;

Значення х2, при якому площа S буде найбільшою

визначають з рівняння:

( 6 - )х = 2р – ( 6 - )х

2х( 6 - ) = 2р

у = = = = , де = х

Відповідь: При розмірах х = ; у = площа буде найбільшою при заданому периметру

Теорема 2

Сума двох додатніх чисел, добуток яких сталий, має найменше значення при рівності доданків.

Доведення: 1). Дано: ху = а2. Довести х + у 2a

При х у, сума х + у > 2a. Нехай х = а + в, тоді у = ; у > a – в.

Тоді х + у 2a. При х = у одержимо х + у = 2а.

2). Розглянемо тотожність: (x + y)2 =(x – y)2 +4xy

(x + y) має найменше значення при x – y = 0

3). Геометричне доведення:

Нехай xy = a2

Будуємо коло радіуса а.

При x = y будемо мати

x + y = 2a , при x y : ОЕ OF = a2

OE + OF = EF

EF > 2a , бо EF – діаметр,

а 2а – хорда нового кола.

Задача 1

Дано прямокутник ABCD , в якому AB = a , AD = b. Із вершини А провести січну AEF ( F – точка перетину січної з продовженням DC ) так, щоб сума BE + CF була найменшою.

Розв’язання:

Побудуємо точку E :

Продовжуємо AB на відрізок ВК = а і на АК,

як на діаметрі, будуємо півколо до перетину

у точці Е з стороною ВС. При а < b точка Е

лежить всередині відрізка ВС (АВ = а, АD = в )

При а > b точка Е лежить на продовженні ВС

АВ = ВС то точка Е співпадає з вершиною С

У квадраті шуканою прямою є діагональ АС.

Нехай ВЕ = x , CF = y, CE = b – x

Р озглянемо АВС і FCE: AEB = FEC , як вертикальні, В = 900 , С = 900.

О тже, АВЕ FCE ( за гострими кутом – ознака подібності прямокутних трикутників)

І з подібності ABE i FCE випливає пропорційність сторін

= = або = або = => y = = - a

x + y = x + - a

Сума ( x + y) буде найменшою, якщо x = , а добуток x = const ;

x2 = ab => x =

Теорема 3

Якщо сума декількох додатніх змінних Х, У, Z стала і дорівнює а, то добуток Xp, Уq, Zr, де p, q, r – дані додатні числа, має найбільше значення у тому випадку, коли змінні пропорційні своїм показникам, тобто коли = = , якщо Х, У, Z можуть задовольнятися цим умовам.

Доведення:

Нехай p, q, r – дані цілі числа. При цих значеннях Х, У, Z, при яких добуток Хp, Уq, Zr досягає найбільшого значення, найбільшим буде і ( )р ( )q ( )r

Добуток цей складається із p + q + r множників, сума яких стала і дорівнює а, так як

+ +… + = p = Х

+ +… + = q = У

+ +… + = r = Z

Маємо = = = ( на основі добутку декількох достатніх

змінних множників, сума яких стала, досягає найбільшого значення при рівності множників, якщо можна множники зробити рівними)

На основі властивостей рівних відношень маємо:

= = = =

X = ; Y = ; Z = .

Нехай показники p, r, q - числа дробові. Після зведення до спільного знаменника, одержимо

p = ; q = ; r = .

Шуканий добуток Х У Z досягає найбільшого значення при найбільших величинах Х , У , Z , а цей вираз має найбільше значення при

= = або = = => = =

Задача 1.

Який із всіх рівнобедрених трикутників, вписаних у дане півколо так, щоб одна із рівних сторін лежала на діаметрі, а друга була б хордою, має найбільшу основу?

Нехай шуканий трикутник є АВС ( АВ = АС = Х,

ВС = У). Проводимо ВD АС. Знайдемо, що

y2 = 2х2 – 2х АD, але АD =

y2 = 2х2 – 2х = 2х2 - =

Сума ( х2 + 2R – x) – стала; добуток ( х2 ( 2R – x ) ) має найбільше значення при

= => х = 4R – 2x => 3x = 4R => x = R

Трикутник, у якого сторона дорівнює R має найбільшу основу

Теорема 4.

Середнє геометричне декількох величин не більше їх середнього арифметичного

Якщо х1 + х2 + … + хm = ma, то х1х2х3… хm am

Отже, х1х2…хm ( )m ; ;

Наслідок: Сума m додатніх змінних, добуток яких сталий, має найменше значення при рівності змінних.

Нехай х1 х2 … хm= bm, тоді на основі описаної нерівності маємо

b . x1 + x2 + x3 + … + xm > mb. Знак нерівності має місце тоді, коли x1 = х2 = … = хm

Задача 1.

Знайти висоту циліндра найбільшого об’єму, який можна вписати в даний прямий конус.

Розв’язання

Нехай: АС = r і ВС = h

Об’єм циліндра: V = П х2у, де у = КС, х = DК

Розглянемо АВС і DВК

АВС DВК ( D = А при паралельних

прямих DК і АС і січній АD )

Із подібності випливає пропорційність сторін :

; ВК = h – у ; х = = > V = Пх2у ; V = у.

Об’єм має найбільше значення при найбільшому значенні добутку ( h – у )2 у або при у

Сума множників : + у = h – стала. Отже, найбільше значення об’єму при = у, то у = .