怎樣證明所有同底等高的三角形中,等腰三角形頂角最大?

時間 2021-05-05 17:15:57

1樓:煮酒

作出等腰三角形的外接圓,過頂點做一條與底邊平行的直線,一定與圓相切,則其他三角形的頂角都在圓外,一定小於等腰三角形的頂角

2樓:

考慮另乙個問題:所有同底同頂角的三角形中,什麼時候高最大

這個問題的答案是明顯的——底邊和頂角固定時,頂點的軌跡為兩個關於該邊所在直線對稱的圓弧,因此最高點處圓弧的切線應與底邊平行,對應的即為等腰三角形,並且取最值的情形是唯一的。

直觀上講,命題到這裡就證完了。如果不想要深究邏輯嚴謹的話就不用往下看了。

上述內容我們稱之為引理1:如果三角形的底邊和頂角固定,則當且僅當它為等腰三角形時高取最大值。

我們再證明引理2:如果等腰三角形底邊a固定,則頂角y是高h的函式,並且y關於h遞減。

這個命題是顯然的。

再考慮原問題。先證明存在最大值。設底邊為a,高為h,較小的底角為x,頂角為y,則容易證明a和h固定時,y是x的函式。

而x比另乙個底角小,比較兩個底角的餘切值可以知道x的最大值為等腰三角形情形中的底角θ。仍然考慮餘切值,可以知道x可以任意小,因而x的範圍為(0,θ]。而考慮餘切值可知另乙個底角π-x-y可以任意接近π,因此y的範圍也是乙個區間(0,t],t為某個值,並且x→0時y→0。

又由於y連續,故y存在最大值。

然後考慮取最大值的情形,如果此時不是等腰三角形,那麼固定頂角y,由引理1可以知道三角形為頂角為y的等腰三角形時高h取最大值h'>h。那麼由引理2,高為h的等腰三角形對應的頂角y'>y,與y是高為h的三角形中頂角最大者矛盾。因此原命題成立。

3樓:Dylaaan

考慮利用三角函式來建立邊與角度的關係:

在 中,角 , , 的對邊分別為 , , ,假設 為定值作 ,設 , ,則

則 ,由均值不等式,

因此 ,取等時 ,此時是等腰三角形。

這也就解釋了為什麼「所有同底等高的三角形中,等腰三角形頂角最大」。

4樓:傻子.傻問題殺手

用微元法

已知a+b為常數,當a發生乙個很小的變化d時dA=cos(A)*d/m=h*d/m^2dB=-cos(B)*d/n=-h*d/n^2當m當m>n時,a增大,(A+B)會減小

只有在m=n時(這不就是等腰麼),(A+B)最大

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