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{{unreferenced|time=2012-05-22T07:08:18+00:00}} '''芬斯拉不等式'''(Finsler's Inequality)是一条反映了三角形三边与其面积之间的关系的几何不等式。 设△ABC的三边长分别为<math>a</math>, <math>b</math>, <math>c</math>,面积为<math>S</math>,则 :<math>a^2+b^2+c^2 \ge 4\sqrt{3}S</math> (当且仅当<math>a=b=c</math>时,等号成立)……(1) '''证明一:'''如图,因任意△ABC的三条高至少有一条在△ABC内,不妨设BC边上的高AD在△ABC内,设<math>AD=h</math>,<math>BD=m</math>,<math>DC=n</math>,则有 :<math>a^2=(m+n)^2</math>,<math>b^2=h^2+n^2</math>,<math>c^2=h^2+m^2</math>,<math>S=\frac{(m+n)h}{2}</math>, :∵<math>[h-\tfrac{\sqrt{3}(m+n)h}{2}]^2+[\tfrac{(m-n)h}{2}]^2 \ge 0</math> ……(2) 等号当且仅当<math>h=\tfrac{\sqrt{3}(m+n)}{2}</math>,且<math>m=n</math>时,即△ABC为正三角形时成立。展开(2)式并整理可得 :<math>(m+n)^2+h^2+n^2+h^2+m^2 \ge 2\sqrt{3}(m+n)h</math>, :∴ <math>a^2+b^2+c^2 \ge 4\sqrt{3}S</math>。(当<math>a=b=c</math>时,等号成立) 注:证明的关键是巧妙在构造不等式(2),为此必须首先猜想到当<math>a=b=c</math>时,正三角形的面积最大,此时有<math>m=n</math>,<math>h=\tfrac{\sqrt{3}(m+n)}{2}</math>,利用这两个公式就可造出不等式(2)。 '''证明二:由余弦定理及三角形面积公式,''' :<math>a^2+b^2+c^2-4\sqrt{3}S</math> :<math>=a^2+b^2+(a^2+b^2-2ab \cos C)-2\sqrt{3}ab \sin C</math> :<math>=2(a^2+b^2 - 2ab \sin (C+\frac{\pi}{6}) )</math> :<math>\ge 2(a^2+b^2-2ab)=2(a-b)^2 \ge 0</math> 当且仅当<math>a=b</math>,∠C=60°,即<math>a=b=c</math>时,等号成立。 ==芬斯拉不等式的推广== 1、若a、b、c、d为四边形的四条边,S为其面积,则有 :<math>a^2+b^2+c^2+d^2 \ge 4S</math> 等号当且仅当四边形为正方形时成立。 2、若<math>L_{1}</math>、<math>L_{2}</math>、……、<math>L_{n}</math>为n边形的边长,S为其面积,则有 :<math>L_1^2 + L_2^2 + </math>……<math> L_n^2 \ge 4S\tan\tfrac{\pi}{n} (n \ge 3)</math> 等号当且仅当这个n边形为正n边形时成立。 [[Category:几何不等式]] [[Category:三角形几何]]
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