如何證明圓的外接三角形中正三角形的面積最小?

時間 2021-05-29 23:53:21

1樓:傻子.傻問題殺手

引理1:半徑為r圓形的外接三角形,固定某個角,當另外兩個角相等時,三角形面積最小。

設另外兩個角分別為2*alpha,2*beta,如下圖

S=1/2*r^2*[ctan(alpha)+ctan(beta)+ctan(pi/2-alpha-beta)]

易知最後一項 ctan(pi/2-alpha-beta)為定值

令 c=tan(alpha/2+beta/2)

d=tan(alpha/2-beta/2)

0<=d另外一半

ctan(alpha)+ctan(beta)

=(1+cd)/(c-d)+(1-cd)/(c+d)

=2c(1+dd)/(c^2-d^2)

易知c是常數,d大則分子大,分母小,所以d=0時,原式有最小值。

引理2:半徑為r圓形的外接等腰三角形中,頂角為pi/3時,三角形面積最小。

ctan(alpha)+ctan(beta)=2/c

ctan(pi/2-alpha-beta)=tan(alpha+beta)=2c/(1-c^2)

S/r/r=1/c+c/(1-c^2)=1/c/(1-c^2)

已知c^2+1/2*(1-c^2)+1/2*(1-c^2)=1

則 c^2* 1/2*(1-c^2)* 1/2*(1-c^2)<=1/27*1^3

當且僅當 c^2=1/2*(1-c^2),即c=1/3 sqrt(3),上式取等號,易知此時頂角為pi/3

c*1/2*(1-c^2)<=1/9 sqrt(3)

c(1-c^2)<=2/9 sqrt(3)

所以S>= r^2 *3/2 sqrt(3)

2樓:一葦之所如

設三角形三邊為a,b,c,內切圓半徑為r

證明挺長的,不打字了,直接上圖

試了很多種方法,用角表示面積,或者用周長轉化,甚至建了個系...變數都太多。最後還是回到了不等式。

過程有點冗長,應該能再精簡一點,就不化簡了23333

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