До змісту

ГДЗ до вправи 23.38 – Алгебра 10 клас Мерзляк Номіровський

Умова вправи № 23.38

Доведіть нерівність tg2α2+tg2β2+tg2γ2≥1\text{tg}^2 \frac{\alpha}{2} + \text{tg}^2 \frac{\beta}{2} + \text{tg}^2 \frac{\gamma}{2} \ge 1, де α,β,γ\alpha, \beta, \gamma — кути трикутника.

Розв'язок вправи № 23.38

Коротке рішення

Для кутів трикутника доведено (впр. 23.35):

tg α2 tg β2+tg β2 tg γ2+tg γ2 tg α2=1\text{tg } \frac{\alpha}{2} \text{ tg } \frac{\beta}{2} + \text{tg } \frac{\beta}{2} \text{ tg } \frac{\gamma}{2} + \text{tg } \frac{\gamma}{2} \text{ tg } \frac{\alpha}{2} = 1

Скористаємося алгебраїчною нерівністю: a2+b2+c2≥ab+bc+caa^2 + b^2 + c^2 \ge ab + bc + ca

Нехай a=tg α2,b=tg β2,c=tg γ2a = \text{tg } \frac{\alpha}{2}, \quad b = \text{tg } \frac{\beta}{2}, \quad c = \text{tg } \frac{\gamma}{2}

tg2α2+tg2β2+tg2γ2≥tg α2 tg β2+tg β2 tg γ2+tg γ2 tg α2\text{tg}^2 \frac{\alpha}{2} + \text{tg}^2 \frac{\beta}{2} + \text{tg}^2 \frac{\gamma}{2} \ge \text{tg } \frac{\alpha}{2} \text{ tg } \frac{\beta}{2} + \text{tg } \frac{\beta}{2} \text{ tg } \frac{\gamma}{2} + \text{tg } \frac{\gamma}{2} \text{ tg } \frac{\alpha}{2}

tg2α2+tg2β2+tg2γ2≥1\text{tg}^2 \frac{\alpha}{2} + \text{tg}^2 \frac{\beta}{2} + \text{tg}^2 \frac{\gamma}{2} \ge 1. Доведено.


Детальне рішення

Доведення базується на використанні тригонометричної тотожності для половинних кутів трикутника та класичної нерівності для квадратів трьох чисел. Теорія: Нерівності в алгебрі.

Перш за все, згадаємо тотожність, доведену у вправі 23.35: сума попарних добутків тангенсів половинних кутів трикутника дорівнює одиниці. Це наслідок того, що сума половин кутів трикутника дорівнює π2\frac{\pi}{2}.

Далі застосовуємо відому властивість дійсних чисел: сума квадратів трьох величин завжди не менша за суму їх попарних добутків (a2+b2+c2≥ab+bc+caa^2 + b^2 + c^2 \ge ab + bc + ca). Ця нерівність є справедливою для будь-яких дійсних a,b,ca, b, c, оскільки її можна перетворити на суму квадратів різниць: 12((a−b)2+(b−c)2+(c−a)2)≥0\frac{1}{2}((a-b)^2 + (b-c)^2 + (c-a)^2) \ge 0.

Підставляючи в цю нерівність замість змінних тангенси половинних кутів, ми отримуємо, що шукана сума квадратів ≥1\ge 1.

Популярне у 10 класі