已知AB=3,AC=5,以BC为边向外作正三角形BCD,当角BAC为多少时,线段AD最长?

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根据题意作下图,并设BC=2a,AD=L,取BC的中点O为坐标原点,A点坐标设为(x,y);

 其他点坐标B(-a,0)、C(a,0)、D(0,a√3),其中5-3<2a<3+5;

由两点距离公式可得:(x-a)²+y²=5²、(x+a)²+y²=3²、L²=x²+(y-a√3)²;

前两式相减得 4xa=-16,∴x=-4/a,代入第一式得y²=25-(-4/a-a)²=17-a²-16/a²,y=-√(17-a²-4/a²);

将x、y代入最后一式L²=(-4/a)²+(17-a²-16/a²)+2(a√3)*√(17-a²-4/a²)+3a²=17+2a²+2a√3*√(17-a²-4/a²)

→ (L²-17-2a²)=2a√3*√(17-a²-4/a²) → (L²-17-2a²)²=12a²*(17-a²-4/a²)

→ (L²-17)²-4a²(L²-17)+4(a²)²=204a²-12(a²)²-48 → 16(a²)²-[4(L²-17)+204]a²+(L²-17)²+48=0;

若△ABC存在,即a²存在,则上列方程根的判别式不小于0:[4(L²-17)+204]²-4*16*[(L²-17)²+48]≥0;

上式可整理为关于(L²-17)的一元二次不等式:-3(L²-17)²+102(L²-17)+2409≥0;

解得 L²-17≤17+2√273,∴ Lmax=√[34+2√273]≈8.188;

对应 a²=[4(L²-17)+204]/(2*16)=[(17+2√273)+51]/8=(34+√273)/4,∴ a=[√(34+√273)]/2≈3.554;

cosA=(3²+5²-4a²)/(2*3*5)=[34-4*(34+√273)/4]/30=(-√273)/30≈-0.550757,A≈123.419°;

 

也可以通过求极值来解;将前L计算式改为 L²=34+2(a²-17/2)+2√3√[273/4-(a²-17/2)²];

令 u=a²-17/2 并令 d(L²)/du=0 找极值点:2+(2√3)*(-u)/√[273/4-u²]=0,即 3u²=273/4-u²;

从而得 u=±(√273)/4,a=√(u+17/2)=√[±(√273)/4+17/2]=√[34±(√273)]/2={2.090,3.554};

显然L取极大值对应u=a²-17/2=(√273)/4:

L²max=34+2*(√273)/4+2√3√[273/4-((√273)/4)²]=34+2√273;Lmax≈8.188,对应a=√(34+√273)/2;

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第1个回答  2013-01-27
我猜 是60度 ABC刚好是直角三角形
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