Примени математику (Гашков, Сергеев) - страница 69

12.14. Пусть заводы расположены в вершинах треугольника ABC, а населенный пункт - в центре О вписанной в треугольник окружности. Пусть, кроме того, стороны треугольника имеют длины а = АВ, b = АС, c = ВС и касаются окружности в точках D, Е, F соответственно (рис. 38). Обозначим x = ОС, y = OВ, z = OA и докажем, что если a>b, то a + x>b + y. Действительно, из равенств отрезков касательных имеем

и, отразив точку С симметрично относительно точки F, получаем из неравенства треугольника OBG

Рис. 38

Положим для определенности, что a>b>c, тогда

Любой замкнутый маршрут, проходящий через точки О, A, В и С, можно считать составленным из прямых участков, которые соединяют эти точки в некоторой последовательности, начинающейся и кончающейся, скажем, точкой О. Тогда возможны только следующие три принципиально различных маршрута:

OCBAO, OBACO, OACBO,

а все остальные маршруты получаются из перечисленных заменой направления движения на противоположное. Длины этих маршрутов равны соответственно

x + c + a + z = l - (b + y),

y + a + b + x = l - (c + a),

z + b + c + y = l - (a + x),

где принято обозначение l = a + b + c + x + y + z. Поэтому наименьшую длину будет иметь последний из перечисленных маршрутов, т. е. маршрут, не проходящий по наибольшей стороне треугольника ABC.

12.15. Заметим прежде всего, что все прямые дороги, соединяющие две данные магистрали, можно разбить на группы дорог, образующих замкнутые маршруты одинаковой длины. Такими группами будут являться группы дорог, касающихся какой-то общей окружности, вписанной в угол между магистралями (дороги должны касаться той части окружности, которая обращена к точке D пересечения магистралей; рис. 39). Действительно, любая дорога АВ, касающаяся данной окружности в токе С, будет образовывать маршрут, длина которого не зависит от точки С, так как равна сумме длин касательных DE и DF к окружности, проведенных из точки L:

Рис. 39

Последняя сумма будет тем меньше, чем ближе центр окружности расположен к точке D.

Таким образом, для проведения искомой дороги достаточно выбрать ближайшую к точке D вписанную в данный угол окружность, которая еще допускает проведение к ней касательной из данной точки С. Такая окружность просто проходит через точку С, а строится она способом, примененным нами ранее при решении задачи 11.8 (проведем какую-нибудь вписанную окружность и найдем соответствующую точку С' ее пересечения с прямой DC, тогда в силу подобия искомый отрезок АВ будет параллелен касательной, проведенной к проведенной окружности в точке С).

12.16.