昨天在球体的内接圆锥体的评论中,有评论提问了关于圆的内接三角形的问题。

圆的最大内接三角形的求解,除了用到正弦定理的变形以及圆的几何性质,还用到了均值不等式的变形、凸函数的概念等。

高中数学解三角形面积公式名称(高中数学证明圆的内接三角形中)(1)

圆的内接三角形

首先将三角形ABC的面积表示出来:

高中数学解三角形面积公式名称(高中数学证明圆的内接三角形中)(2)

这里用到了正弦定理的变形。

如下图,做辅助线。

高中数学解三角形面积公式名称(高中数学证明圆的内接三角形中)(3)

做如图辅助线

在三角形OBP中,可得:

高中数学解三角形面积公式名称(高中数学证明圆的内接三角形中)(4)

同理可得:

高中数学解三角形面积公式名称(高中数学证明圆的内接三角形中)(5)

三角形ABC的面积可化简为

高中数学解三角形面积公式名称(高中数学证明圆的内接三角形中)(6)

这一步用到了均值不等式的变形。

又因为正弦函数为定义域R上的凸函数,可得:

高中数学解三角形面积公式名称(高中数学证明圆的内接三角形中)(7)

所以

高中数学解三角形面积公式名称(高中数学证明圆的内接三角形中)(8)

当且仅当A=B=C时不等式取等号。

高中数学解三角形面积公式名称(高中数学证明圆的内接三角形中)(9)

如此,可以证明,圆的内接三角形中,正三角形的面积最大。

如需要进一步求出该三角形的边长或者高,也是很简单的啦。

看似很简单的一道证明题,实际上却用到了高中数学的诸多知识点;在实际的解题中,如果是选择或者填空题,我们就可以直接运用这个结论啦!

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