Question

【題目】如圖，的三條內線段、、交于點、用紅、藍兩種顏色對的三條邊線和三條內線段染色，使同色的三線不交于一點.證明：在圖中所有的三角形中，至少存在兩個同色三角形，且它的各邊或延長線被另一線截得的兩線段之比的和大于3.

Answer 1

【答案】見解析

【解析】

根據抽屜原理，在三條邊線和二條線這6條線中，至少有3條是同色的，設共為紅色.則紅線的條數為5，4或3.

（1）若有5條紅線，則必有3條紅線交于一點，不合題意.

（2）若有4條紅線，可分兩類：

（i）如果3條是邊線.1條是內線或1條邊線、3條內線時，則都存在3條紅線交于一點，不合題意.

（ii）如果邊線和內線各有兩條時，不妨沒邊線為、，則內線只能是、.這時、都是紅色三角形，它們分別被直線、所截.

若被直線所截.由梅氏定理.有.

由均值不等式，得.

因為下成立，所以上式等號不能成立.

故.

（3）若有3條紅線，可分三類：

（i）如果3條都為邊線或都為內線時，顯然都不符合題意.

（ii）如果兩條為邊線，1條為內線時，設邊線為、，則內線必為或.不妨設為.此時為紅色三角形，為藍色三角形，結論成立.

（iii）如果1條為邊線，兩條為內線時，相當于兩條邊線為藍線.1條內線為藍線，由（ii）知，結論成立.

綜合（1）、（2）、（3）知，命題成立.