めかさんからの質問2
問題
△ABC内の一点をOとするとき、
AB+BC+CA>OA+OB+OC>(AB+BC+CA)/2
となることを証明せよ。
証明
COの延長線とABの交点をDとします。
三角不等式より、
AB+AC=BD+(DA+AC)>BD+DC=(BD+DO)+OC>OB+OC
同様に、
BA+BC>OA+OC
CA+CB>OA+OB
辺々加えて、
2(AB+BC+CA)>2(OA+OB+OC)
よって、
AB+BC+CA>OA+OB+OC
一方、三角不等式より、
OA+OB>AB
OB+OC>BC
OC+OA>CA
辺々足して
2(OA+OB+OC)>AB+BC+CA
よって、
OA+OB+OC>(AB+BC+CA)/2
以上より、
AB+BC+CA>OA+OB+OC>(AB+BC+CA)/2
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