若a,b,c为三角形三边长,S是三角形面积,
则:a^2+b^2+c^2≥(4√3)S,当且仅当△ABC为正三角形时等号成立.
定理证明 如下:
由海伦公式,三角形面积可表示为:S=√[p(p-a)(p-b)(p-c)],其中p=(a+b+c)/2
则:4S=√[(a+b+c)(-a+b+c)(a-b+c)(a+b-c)]
由于三角形任意两边之和大于第三边,所以根号里各项都是正数,
由均值不等式可得:
4S=√[(a+b+c)(-a+b+c)(a-b+c)(a+b-c)]
≤√{(a+b+c)([(-a+b+c)+(a-b+c)+(a+b-c)]/3)^3}
=√{(a+b+c)[(a+b+c)/3]^3}=(a+b+c)^2/(3√3)
=[3(a^2+b^2+c^2)-(a-b)^2-(b-c)^2-(c-a)^2]/(3√3)
≤(a^2+b^2+c^2)/(√3)
即:4S≤(a^2+b^2+c^2)/(√3)
整理得
a^2+b^2+c^2≥(4√3)S 证毕。
哈德维格尔不等式
外森比克不等式还可以加强为:a^2+b^2+c^2≥(4√3)S+(a-b)^2+(b-c)^2+(c-a)^2,
也就是费恩斯列尔·哈德维格尔(Hadwiger Finsler)不等式。
佩多不等式
佩多不等式(Don Pedoe Inequality)是外森比克不等式的推广,其内容为:
如果第一个三角形的边长为a,b,c,面积为f,第二个三角形的边长为A,B,C,面积为F,那么:
A^2(b^2+c^2-a^2)+B^2(a^2+c^2-b^2)+C^2(b^2+a^2-c^2)≥16Ff
等式成立当且仅当两个三角形对应边成比例,也就是a / A = b / B = c / C。