竞赛中的七边形问题 - 苏州市第一中学校

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本文发表于《中学生数学》(高中版)2008年第8期(上半月)
正七边形的一个特殊性质
215006 苏州市第一中学 刘祖希
正七边形是一个十分特殊的多边形,它的一个显著特征是蕴含内角为24,,777(或比值为1:2:4)
的三角形,这一点深受数学竞赛的青睐.
例1 ABC的边长为,,abc,对应角的大小之比为1:2:4,求证:111abc.
这是一个经典的问题,下面这道题完整地回答了它.
例2 (1987年全苏数学奥林匹克)设1237AAAA是圆内接正七边形,求证:

121314
111
AAAAAA

.

证明:如图,各顶点之间的距离只有三种可能值,由小到大依次记为,,xyz,
在四边形1257AAAA中,由托勒密定理,

152712571725
AAAAAAAAAAAA

即zyxyxz,111xzy,

等价于121314111AAAAAA.
例3 (2003年江苏夏令营试题)将平面上的点都以红、蓝两色之一着色,证明:存在有两个内角分
别是24,77且它们的夹边长为2003的三角形,其三个顶点同色.
证明:如图,考察一个边长为2003的圆内接正七边形.
由抽屉原理,必有四个顶点同色,且此四点必有两点相邻,
不妨设17,AA同蓝色,
①35,AA有一蓝色,则173AAA或175AAA满足要求;
②35,AA均为红色,且26,AA有一红色,
则235AAA或653AAA满足要求;
③35,AA均为红色,且26,AA均为蓝色,
2

则126AAA和762AAA满足要求.
命题得证.
例4 (1999年世界城市际赛题)已知I为ABC内心,连,,AIBICI.若,,BICCIAAIB中有
一个三角形与ABC相似(我们称它们为母子三角形),求ABC各角的大小.
解:不妨设BIC与ABC相似,则BICA,
否则,若BICA,即1902AA,180A,矛盾.
不失一般性,设,,IBCABICCICBB,
则111,90,222BAACCB,
解得23,,777ABC,
因此,ABC各角分别为24,,777.