Am sa folosesc in loc de litera
pentru a exprima lungimile laturilor, litera
.
Se pune in primul rand, problema existentei patrulaterului. Pentru aceasta luam in considerare doua cazuri:
CAZUL I.
Notam cu
unghiurile la centru corespunzatoare laturilor patrulaterului, incepand cu latura cea mai mica.
Evident ca:
Din teorema cosinusului, obtinem:
unde am notat cu
raza cercului circumscris patrulaterului si
Din
Din formula fundamentala a trigonometriei, obtinem:
Obtinem succesiv:
Deoarece
membrul drept al ecuatiei
este negativ, deci ecuatia nu are solutii decat daca si membrul stang este negativ, adica:
Separam termenii, ridicam la patrat, apoi trecem toti termenii in stanga si obtinem:
Rezolvam apeland si la calculator, si obtinem:
Functia
este continua si ia valori de semne contrare la capetele intervalului, deci are o radacina in acest interval.
De aici avem doua cai de continuare:
1) Sa folosim formula de calcul a ariei unui patrulater inscriptibil, (care este demonstrata de exemplu in Culegerea de probleme a lui Marius Stoka si altii la pagina 139, editia 1975),
unde
. Cu aceasta , obtinem:
. Ca sa aflam numarul de furnici ce s-ar putea simti bine pe aceasta suprafata, o impartim la suprafata necesara unei furnici, si obtinem 489898 furnici(am luat o aproximatie prin ados cu eroarea foarte mica deoarece notiunea de "a se simti bine", pentru celelalte furnici, fiind destul de relativa, nu va avea de suferit.)
2)Beneficiem de faptul ca dispunem de calculator, si injumatatim intervalul de cateva ori, pana cand ajungem la concluzia ca radacina functiei este
Pentru aceasta valoare a lui k, gasim valorile aproximative in grade pentru unghiuri:
Cu tangenta jumatatii unghiului, calculam inaltimile aproximative in centimetri ale triunghiurilor ce au o latura una din laturile patrulaterului si al treilea varf in centrul cercului circumscris patrulaterului:
Putem calcula acum aria patrulaterului:
.Pentru a calcula numarul de furnici ce
se pot simti bine in interiorul acestui patrulater, impartim aria la
si obtinem:
Oare, chiar s-or simti bine?
CAZULII.
In acest caz,
Calcule similare cu cele de la CAZUL I ne conduc la:
Punand conditia de existenta, obtinem:
si binenteles ca din notatie,
. Aceasta ecuatie nu are solutie. O verificare mai simpla a acestei afirmatii ar fi urmatoarea:
pentru :
, iar
pentru
Cum fiecare din termenii din stanga sunt mai mari decat cel din dreapta pe cate unul din cele doua intervale ce acopera intervalul
, evident ca suma lor este mai mare ca membrul drept, deci ecuatia nu are solutie. Altfel spus, nu exista un astfel de patrulater care sa indeplineasca conditiile problemei, ramanand ca singura solutie, cea de la cazul I.
PS: Am considerat rezolvarea celor doua inecuatii de la cazul II suficient de simpla pentru a nu o mai redacta amanuntit.