如图,在三角形ABC中,AC=b,BC=a,a〈b,D是三角形ABC内一点,且AD=a,∠ADB+∠C=180°,问∠C为何值时,凹四边形ADBC的面积最大?并求出最大值.

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/04/28 13:05:19
如图,在三角形ABC中,AC=b,BC=a,a〈b,D是三角形ABC内一点,且AD=a,∠ADB+∠C=180°,问∠C为何值时,凹四边形ADBC的面积最大?并求出最大值.

如图,在三角形ABC中,AC=b,BC=a,a〈b,D是三角形ABC内一点,且AD=a,∠ADB+∠C=180°,问∠C为何值时,凹四边形ADBC的面积最大?并求出最大值.
如图,在三角形ABC中,AC=b,BC=a,a〈b,D是三角形ABC内一点,且AD=a,∠ADB+∠C=180°,问∠C为何值时,凹四边形ADBC的面积最大?并求出最大值.

如图,在三角形ABC中,AC=b,BC=a,a〈b,D是三角形ABC内一点,且AD=a,∠ADB+∠C=180°,问∠C为何值时,凹四边形ADBC的面积最大?并求出最大值.
设∠C=θ
∵三角形ABC的面积=absinθ/2
三角形ABD的面积=a·|BD|sin(π-θ)/2=asinθ·|BD|/2
∴凹四边形ADBC面积=三角形ABC的面积-三角形ABD的面积=asinθ(b-|BD|)/2
根据余弦定理
|AB|^2=a^2+b^2-2abcosθ,|AB|^2=a^2+|BD|^2-2a·|BD|cosθ
联立上面两式消去|AB|化简得:|BD|^2+2acosθ·|BD|+2abcosθ-b^2=0
∵∠ADB+θ=180°,D是三角形ABC内一点,故θ必然小于90°,即cosθ>0
∴解一元二次方程得:|BD|=|acosθ-b|-acosθ
又b>a>acosθ,即b-acosθ>0,故有|BD|=b-acosθ-acosθ=b-2acosθ
所以,凹四边形ADBC面积=asinθ(b-|BD|)/2=asinθ[b-(b-2acosθ)]/2=a^2·sinθcosθ=1/2*a^2*sin2θ≤a^2/2,当且仅当sin2θ=1时取“=”,此时θ=π/4.
故:∠C=π/4时凹四边形面积最大,最大值为a^2/2