n مثلث متساویالاضلاع مفروضند که محیط آنها دنبالهای هندسی با قدر نسبت $2$ تشکیل میدهند. مساحت این مثلثها دنبالهای هندسی میدهند که قدر نسبت آن برابر $q$ است. $q$ کدام است؟
1) $2$
2) $4$
3) $1$
4) $\sqrt{2}$
برای حل این مسئله، ابتدا باید مفهوم دنباله هندسی و محاسبه محیط و مساحت مثلث متساویالاضلاع را مرور کنیم.
فرض کنیم طول ضلع اولین مثلث \( a \) باشد. پس محیط این مثلث \( 3a \) خواهد بود. در دنباله هندسی، هر جمله برابر جمله قبلی ضرب در یک مقدار ثابت به نام نسبت مشترک \( r \) است. بنابراین:
- محیط مثلث اول: \( 3a \)
- محیط مثلث دوم: \( 3ar \)
- محیط مثلث سوم: \( 3ar^2 \)
مجموعه محیطها یک دنباله هندسی با قدر نسبت \( r \) و اولین جمله \( 3a \) است.
حال، مساحت مثلث متساویالاضلاع با طول ضلع \( a \)، برابر است با:
\[ A = \frac{\sqrt{3}}{4}a^2 \]
برای مثلث دوم و سوم:
- مساحت مثلث دوم: \(\frac{\sqrt{3}}{4}(ar)^2 = \frac{\sqrt{3}}{4}a^2r^2\)
- مساحت مثلث سوم: \(\frac{\sqrt{3}}{4}(ar^2)^2 = \frac{\sqrt{3}}{4}a^2r^4\)
مجموعه مساحتها نیز یک دنباله هندسی است با قدر نسبت \( r^2 \).
با توجه به اینکه گفته شده قدر نسبت مساحتها برابر ۹ است، داریم:
\[ r^2 = 9 \]
\[ r = \sqrt{9} = 3 \]
بنابراین، قدر نسبت محیطها \( r = 3 \) است و عدد \( q \) برابر ۳ است.
پاسخ صحیح گزینه 3 است.