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问题: 几何问题

P是平行四边形ABCD内部任一点,P到平行四边形ABCD边AB,BC,CD,DA的距离分别为PE,PF,PG,PH,分别交AB,BC,CD,DA于E,F,G,H。
求证:PA+PB+PC+PD>√2(PE+PF+PG+PH).

解答:

P是平行四边形ABCD内部任一点,P到平行四边形ABCD边AB,BC,CD,DA的距离分别为PE,PF,PG,PH,分别交AB,BC,CD,DA于E,F,G,H。
求证:PA+PB+PC+PD>√2(PE+PF+PG+PH).
证明 根据已知定理:对于任意凸n边形内部任一点P到各顶点距离的和不小于该点到各边距离和的1/cos(π/n)倍. 上述命题仅为特殊的。
一般证明如下:
证明 过D分别作DM⊥BC,DN⊥AB,M,N为 垂足,则
PE+PF+PG+PH=DM+DN (1)
连AC,BD,据平行四边形性质得:
AC^2+BD^2=2(CD^2+AD^2)≥2(DM^2+DN^2) (2)
备注1:此时(2)式取等号为矩形了。
因为 BD*AC≥2S(ABCD)=2CD*DN≥2DM*DN,所以得:
BD*AC≥2DM*DN (3)
备注2:此时(3)式取等号为正方形了。
在平行四边形ABCD中,由(2),(3)式得:
(BD+AC)^2>2(DM+DN)^2
所以 BD+AC>(DM+DN)√2 .
又因为 PA+PC≥AC,PB+PD≥BD 。
所以 PA+PC+PB+PD>√2(DM+DN)=√2(PE+PF+PG+PH)。证毕。
备注3: 取到等号,则平行四边形为正方形,且P在其中心上。