El triangle A té un àrea de 4 i dos costats de longituds 8 i 4. El triangle B és similar al triangle A i té un costat amb una longitud de 13. Quines són les àrees màximes i mínimes possibles del triangle B?

El triangle A té un àrea de 4 i dos costats de longituds 8 i 4. El triangle B és similar al triangle A i té un costat amb una longitud de 13. Quines són les àrees màximes i mínimes possibles del triangle B?
Anonim

Resposta:

# "Max" = 169/40 (5 + sqrt15) ~~ 37.488 #

# "Min" = 169/40 (5 - sqrt15) ~~ 4.762 #

Explicació:

Deixeu que els vèrtexs del triangle # A # ser etiquetat # P #, # Q #, # R #, amb #PQ = 8 # i #QR = 4 #.

Utilitzant la fórmula de Heron,

# "Àrea" = sqrt {S (S-PQ) (S-QR) (S-PR)} #, on?

#S = {PQ + QR + PR} / 2 # és el mig perímetre,

tenim

#S = {8 + 4 + PR} / 2 = {12 + PR} / 2 #

Així,

#sqrt {S (S-PQ) (S-QR) (S-PR)} #

# = sqrt {({12 + PQ} / 2) ({12 + PQ} / 2-8) ({12 + PQ} / 2-4) ({12 + PQ} / 2-PQ)} #

# = sqrt {(12 + PQ) (PQ - 4) (4 + PQ) (12 - PQ)} / 4 #

# = "Àrea" = 4 #

Resoldre per # C #.

#sqrt {(144 - PQ ^ 2) (PQ ^ 2 - 16)} = 16 #

# (PQ ^ 2 - 144) (PQ ^ 2 - 16) = -256 #

# PQ ^ 4 - 160 PQ ^ 2 + 2304 = -256 #

# (PQ ^ 2) ^ 2 - 160 PQ ^ 2 + 2560 = 0

Completa el quadrat.

# ((PQ ^ 2) ^ 2 - 80) ^ 2 + 2560 = 80 ^ 2 #

# ((PQ ^ 2) ^ 2 - 80) ^ 2 = 3840 #

# PQ ^ 2 = 80 + 16sqrt15 # o bé # PQ ^ 2 = 80 -16sqrt15 #

#PQ = 4 sqrt {5 + sqrt15} ~~ 11.915 # o bé

#PQ = 4 sqrt {5 - sqrt15} ~~ 4.246 #

Això demostra que hi ha dos tipus possibles de triangle que satisfan les condicions donades.

En el cas que la superfície màxima del triangle sigui, volem que el costat amb la longitud 13 sigui similar al costat PQ del triangle amb #PQ = 4 sqrt {5 - sqrt15} ~~ 4.246 #.

Per tant, la relació d'escala lineal és

# 13 / {4 sqrt {5 - sqrt15}} ~~ 3.061 #

Per tant, l’àrea s’amplia a un factor que és el quadrat de la relació d’escala lineal. Per tant, el triangle màxim de l'àrea B pot tenir

# 4 xx (13 / {4 sqrt {5 - sqrt15}}) ^ 2 = 169/40 (5 + sqrt15) ~~ 37.488 #

De la mateixa manera, en el cas que la zona min per al triangle sigui, volem que el costat amb la longitud 13 sigui similar al costat PQ del triangle amb #PQ = 4 sqrt {5 + sqrt15} ~~ 11.915 #.

Per tant, la relació d'escala lineal és

# 13 / {4 sqrt {5 + sqrt15}} ~~ 1.091 #

Per tant, l’àrea s’amplia a un factor que és el quadrat de la relació d’escala lineal. Per tant, el triangle de l'àrea mínima B pot tenir

# 4 xx (13 / {4 sqrt {5 + sqrt15}}) ^ 2 = 169/40 (5 - sqrt15) ~~ 4.762 #