三角形中的正方形,三個問題

2021-08-13 16:31:28 字數 1202 閱讀 6951

看書的時候看到乙個問題:給定乙個銳角三角形,畫出其內接正方形

已知:給定三角形

條件:正方形且4個點pa pb pc pd都在三角形abc上,假設點pa在邊ab,pb,pc在邊bc,pd在邊ac

思路:假設第四個點不在邊f上,會發生什麼?

會發現這個正方形不固定!因為條件不夠

但是把多個正方形畫出來就發現,點pd的軌跡居然在一條線上!

而這條線目測是角平分線,至此,作圖的問題解決,軌跡如下圖

對於鈍角三角形呢?很遺憾,此時的軌跡不是角平分線了,如下圖。

顯然:乙個鈍角三角形只有乙個內接正方形,且正方形的兩個點在最長邊,很好奇這條線是什麼線???

順便就想到問題2了。

問題2,:該正方形邊長怎麼求?設邊長為x ,|a pa|為y

思路:畫出該內接正方形

首先papd平行bc,相似:x/a=y/c

設bc邊高為h,相似:x/h=(c-y)/c

解得x=ha/(a+h)

問題3:給定乙個銳角三角形,求其內部的最大正方形的面積?(不一定內接)

思路:考慮貪心

貪心:如果最大面積正方形abcd只有兩個點在三角形邊上,那麼該正方形肯定能擴充套件其邊長,直到第三個點也在三角形邊上

由於此時正方形第四個頂點在角平分線上

可以看到,邊長x變化的範圍是0~ah/(a+h)

現在是兩個頂點在邊bc上,還要比較其他兩條邊為底的情況

初步結論:銳角三角形內最大面積是三個內接正方形面積取最大

對於鈍角三角形呢,內部最大正方形面積就是內接正方形嗎?

不對,比如下圖,3個點的貪心不一定比4個點的貪心差

發現乙個鈍角三角形的內部最大面積正方形的正解:

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