周长一定时,直角三角形中,等边直角三角形面积最大。
证明:
1. 设周长为84的等边直角三角形斜边为L(0),直角边为A,此时L(0)等于A的根号2倍;面积记为S(0).如果斜边L(0)不变,另两边取任何值,面积S(1)均不能使面积大于S(0).:因为(A+X)*(A-X)*SINX 小于等于(A+X)*(A-X) ,(A+X)*(A-X)等于A*A-X*X,小于等于A*A。
2. 假如斜边变大,记为L(1)。周长不变,仍为84,则其他两边和小于2A,记为2B.此时面积S(2) =(B+X) (B-X)SINX的二分之一;(B+X) (B-X)SINX小于等于(B+X) (B-X),(B+X) (B-X)等于B*B-X*X,小于等于B*B, 小于A*A。 所以S(2)小于 S(0)。
3. 如果斜边变小,则无法面积大于S(0)的直角三角形:此时记斜边为L(3),直边为(C+X)和(C-X),显然2C大于2A,C大于A. 如果该三角形为直角三角形,则(C+X)* (C+X)+ (C-X)*(C-X)等于L(3)* L(3)。
(C+X)* (C+X)+ (C-X)*(C-X)=2C*C+2X*X,大于等于2C*C,大于2A*A;
2A*A=L(0)* L(0),大于L(3)* L(3),所以(C+X)* (C+X)+ (C-X)*(C-X)大于L(3)* L(3)。
所以命题得证;
所以整个命题得证。
先前的证明是不正确的。
而湖海山人从网上弄来的那个证明更是荒唐的(红色部份是错的)。
设底边长c
另两边之和为a,其中一边长x,则另一边为a-x
c^2+x^2-(a-x)^2
----------------=cosB
2cx
c^2-a^2+2ax
-------------=cosB
2cx
a/c+(c^2-a^2)/2cx=cosB
(至此用余弦定理算cosB)
(sinB)^2=1-[a^2/c^2+(c^2-a^2)^2/4c^2x^2+(a/c)(c^2-a^2)/cx]
(这一步是用cosB算sinB的平方。)然后用S=(1/2)(BC边长)(BA边长)SinB,算出S的平方:
S^2=(1/4)[c^2x^2-a^2x^2-(c^2-a^2)^2/4-a(c^2-a^2)x]
(1/4)[(c^2-a^2)x^2-(c^2-a^2)^2/4-a(c^2-a^2)x]
所以,当x=a/2时,x取到极值。
因为c<a(三角形两边之和大于第三边),所以二次项系数为负,所以x=a/2时取到最大值。
即等腰三角形面积最大。