Учебник «Геометрия. 10–11 классы», с. 35, Доп. задачи к гл. I
№111. Докажите, что диагональ параллелепипеда меньше суммы трёх рёбер, имеющих общую вершину.
✎ Запись в тетрадь
Дано:ABCDA1B1C1D1 — параллелепипед
Доказать:AC1<AB+AD+AA1
Докажем для диагонали
AC1; рёбра при вершине
A:
AB,
AD,
AA1.
1DC=AB,
CC1=AA1 (противоположные рёбра) ⇒
AC1<AD+AB+AA1.
3 Ответ: неравенство доказано.
Пояснение
Идея. Длина стороны треугольника меньше суммы двух других его сторон. Дважды применяем это неравенство: сначала диагональ заменяем ломаной через диагональ основания, потом диагональ основания — ломаной по рёбрам.
- 1Диагонали параллелепипеда равноправны, так что достаточно доказать для одной, AC1, и тех рёбер, которые выходят из её конца A. Для других диагоналей рассуждение такое же.
- 2Точки A, C, C1 не лежат на одной прямой, поэтому в треугольнике ACC1 сторона AC1 строго меньше суммы AC+CC1. Точки A, D, C — вершины треугольника, поэтому AC<AD+DC.
- 3Подставляем второе неравенство в первое и получаем оценку диагонали по ломаной ADCC1 из трёх рёбер. Противоположные рёбра параллелепипеда равны, поэтому DC=AB и CC1=AA1: ломаная состоит из рёбер, выходящих из одной вершины.