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重构四边形

利用求四边形面积的万能公式——雷特施奈德公式,研究面积的最大值.
重构四边形
6 人挑战成功
趣味数学挑战

完成本期挑战需要达到:

高中数学水平

题目

有一个边长为的四边形,其中面积由布雷特施奈德公式给出.

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是一对对角的平均值.的值可以改变,这取决于我们如何重新组合这四边来创建新的四边形.你能找到的最大值是 __________.

选项

【布雷特施奈德公式】在几何学当中,布雷特施奈德公式是一条任意四边形的面积公式,由德国的数学家布雷特施奈德所发现:

其中,为四边形的边长,为半周长,即,而为其中二个对角.

此公式可用于任何四边形,不论是否为圆内接四边形,可视为婆罗摩笈多公式之推广.

【布雷特施奈德公式的证明】 image 设四边形的面积为

可推得:

由余弦定理:

移项可得:

加入

运用半角公式及因式分解可得:

代入半周长

【相关公式】

只适用于圆内接四边形的婆罗摩笈多公式推广了适用于三角形面积的海伦公式,而布雷特施奈德公式推广了婆罗摩笈多公式.

布雷特施奈德公式中的三角函数修正项,可被重写成与四边形的二对角线长 有关的形式.

重构四边形