引理:如果园内接n边形 A1 A2…Ai-1 Ai Ai+1…An 不是正n边形,则存在一园内接n边形,其面积 大于 园内接n边形 A1 A2…Ai-1 Ai Ai+1…An 面积。
证明:
如果园内接n边形 A1 A2…Ai-1 Ai Ai+1…An 不是正n边形,则存在一对邻边Ai-1 Ai、 Ai Ai+1,线段Ai-1 Ai ≠ 线段Ai Ai+1。因此,园弧Ai-1 Ai ≠ 园弧Ai Ai+1,Ai 就不是园弧Ai-1 Ai+1 的中点。
令园弧Ai-1 Ai+1 的中点是Bi ,则Bi 到线段Ai-1 Ai+1的距离 > Ai 到线段Ai-1 Ai+1的距离。
因此,三角形Ai-1 Bi Ai+1面积 > 三角形Ai-1 Ai Ai+1面积
因此,
园内接n边形 A1 A2…Ai-1 Bi Ai+1…An面积
= 园内接n边形 A1 A2…Ai-1 Ai+1…An面积 + 三角形Ai-1 Bi Ai+1面积
> 园内接n边形 A1 A2…Ai-1 Ai+1…An面积 + 三角形Ai-1 Ai Ai+1面积
= 园内接n边形 A1 A2…Ai-1 Ai Ai+1…An面积
证明毕。
结论:园内接n边形中以正n边形面积最大。
证明:
上边引理的逆反命题是:
如果不存在一园内接n边形,其面积 大于 园内接n边形 A1 A2…Ai-1 Ai Ai+1…An 面积,则园内接n边形 A1 A2…Ai-1 Ai Ai+1…An 是正n边形。
也就是:
园内接n边形中以正n边形面积最大。
证明毕。