樊啟滿(mǎn)
(江西省修水縣職業(yè)高中)
原題:在△ABC中,內(nèi)角A,B,C的對(duì)邊分別為a,b,c,其外接圓半徑為6,且a+c=16.求△ABC面積的最大值.
此題是甘志國(guó)老師率先提出,他在《數(shù)學(xué)通訊》論壇里發(fā)了他的解法,引起了不小的爭(zhēng)論。解法如下:由正弦定理及題設(shè)可得BA+BC=16,所以點(diǎn)B在以A,C為焦點(diǎn)、長(zhǎng)軸長(zhǎng)為16 的橢圓上,當(dāng)點(diǎn)B從短軸的端點(diǎn)向長(zhǎng)軸的端點(diǎn)移動(dòng)時(shí),△ABC的面積S在減小.不妨設(shè)點(diǎn)B在橢圓弧上運(yùn)動(dòng)且∠BAC是銳角,得S隨∠BAC的減小而減小.
事實(shí)上底邊AC的長(zhǎng)是隨著點(diǎn)B的位置不同而變化的,而設(shè)AC的長(zhǎng)不變,解出的結(jié)果似有不妥.
我的解法:
由于圓內(nèi)接三角形的對(duì)稱(chēng)性,當(dāng)AB取一有定義時(shí)的值時(shí),對(duì)應(yīng)著四種三角形(如圖),解此題只需考慮這種情況:即固定A點(diǎn),A,B,C三點(diǎn)在圓上按順時(shí)針?lè)较蚺帕?它又分為兩種情況:點(diǎn)B在AO連線(xiàn)下方與點(diǎn)B在AO連線(xiàn)上方.
當(dāng)點(diǎn)B在AO連線(xiàn)上及其下方時(shí),面積的最小值為0,最大值為,此種情況不再贅述.下面只考慮另一種點(diǎn)B在AO連線(xiàn)上及其上方的情況:
當(dāng)AB=4 時(shí),角B最小,角A為直角;當(dāng)時(shí),角B為直角;當(dāng)AB=8 時(shí),角B最大,為鈍角.
設(shè)AB=8-m,則m的范圍為(-4≤m≤4),所以BC=8+m,三角形ABC的面積為:
顯然這個(gè)函數(shù)是個(gè)偶函數(shù),只需證明m∈[-4,0]上的單調(diào)性即可.
所以f(m)在上一定是增函數(shù),函數(shù)值最大為28.
由于y1=(8-m)(8+m)在上是增函數(shù),而y2=sinB在上是減函數(shù),
考慮到g(m)=sinB,當(dāng)時(shí)是減函數(shù),且值域?yàn)闀r(shí)也是減函數(shù),且值域?yàn)榍液阌袝r(shí)
∵F(′m)時(shí),F(xiàn)′(m)≥0,(fm)在m∈上是增函數(shù),結(jié)合第一種情況,△ABC面積的最大值為