Citat:
Ursprungligen postat av
voun
Sök den plana fyrhörning med given area, vars omkrets är minimal. Bevisa påståendet!
(Ledning: Drag diagonalerna)
Jag har kommit fram till att den sökta fyrhörningen är en kvadrat men är inte riktigt säker om mitt bevis är korrekt.
Kalla sidorna för a,b,c,d och vinklarna för v1,v2,v3,v4. Enligt areasatsen är då A=A1+A2=1/2*absinv1+1/2*dcsinv2 --> 2A=absinv1+dcsinv2
Om jag nu gör på motsvarande sätt för de två övriga vinklarna får jag att 2A=adsinv4+bcsinv3
2A+2A=4A=absinv1+dcsinv2+bcsinv3+adsinv4. Det är nu det som oroar mig mest i mitt bevis kommer. Jag tänker att 4A är konstant för alla fyrhörningar vilket betyder att om till exempel sinv1 blir större måste ab bli mindre och vice versa. Omkretsen a+b+c+d blir som minst då ab,dc,ad och bc är så små som möjligt vilket de då v1=v2=v3=v4=90 grader så att 4A=ab+dc+ad+bc.
Det gäller nu att för en given area A bevisa att en kvadrat har mindre omkrets än en rektangel. Säg att A_k=A_r=a^2=bh där a är sidan i kvadraten och b och h är sidorna i rektangeln. Anta nu att O_k>=O_r så att 2a>=b+h. Kvadrera nu båda leden --> 4a^2=4bh>=b^2+2bh+h^2 som kan förenklas till -(b-h)^2>=0 och vi har fått en motsägelse. O_k är alltså mindre än O_r förutom i det fallet då rektangeln är en kvadrat.
Till en given area A har alltså kvadraten den minsta omkretsen.
Jag tycker att det är lite för mycket handviftande för att det ska accepteras som ett bevis tyvärr. För att hjälpa dig på traven till ett mer rigoröst argument så försök lösa följande problem för att sedan använda det till att lösa det du har nu.
Om du har en triangel med en given sida c och en given area, visa då att omkretsen minimeras då de två övriga sidorna är lika lång.
För att visa detta, använd följande argument
(FB) Matteuppgiftstråden (För de som inte vill skapa en egen tråd)
När du lyckats lösa detta problem, dra då ena diagonalen på din fyrhörning (jag antar att den är konvex), denna diagonal får agera sida c och nu har du två trianglar på varsin sida av denna. Vad kan du dra för slutsatser?