Das Dreieck A hat eine Fläche von 4 und zwei Seiten der Längen 8 und 4. Das Dreieck B ähnelt dem Dreieck A und hat eine Seite mit einer Länge von 13. Was sind die maximal und minimal möglichen Flächen des Dreiecks B?

Das Dreieck A hat eine Fläche von 4 und zwei Seiten der Längen 8 und 4. Das Dreieck B ähnelt dem Dreieck A und hat eine Seite mit einer Länge von 13. Was sind die maximal und minimal möglichen Flächen des Dreiecks B?
Anonim

Antworten:

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

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

Erläuterung:

Lassen Sie die Ecken des Dreiecks #EIN# beschriftet sein # P #, # Q #, # R #mit #PQ = 8 # und #QR = 4 #.

Mit der Formel von Heron

# "Area" = sqrt {S (S-PQ) (S-QR) (S-PR)} #, woher

#S = {PQ + QR + PR} / 2 # ist der halbe Umfang,

wir haben

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

Somit,

#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 #

# = "Bereich" = 4 #

Lösen für # 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 #

Vervollständige das Quadrat.

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

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

# PQ ^ 2 = 80 + 16sqrt15 # oder # PQ ^ 2 = 80 -16sqrt15 #

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

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

Dies zeigt, dass es 2 mögliche Arten von Dreiecken gibt, die die gegebenen Bedingungen erfüllen.

Im Falle der maximalen Fläche für das Dreieck be möchten wir, dass die Seite mit der Länge 13 der Seite PQ für das Dreieck mit ähnlich ist #PQ = 4 sqrt {5 - sqrt15} ~~ 4.246 #.

Daher ist das lineare Skalenverhältnis

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

Die Fläche wird daher auf einen Faktor vergrößert, der das Quadrat des linearen Skalierungsverhältnisses ist. Das maximale Flächendreieck B kann daher haben

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

In ähnlicher Weise möchten wir im Fall der minimalen Fläche für das Dreieck sein, dass die Seite mit der Länge 13 der Seite PQ für das Dreieck mit ähnlich ist #PQ = 4 sqrt {5 + sqrt15} ~~ 11.915 #.

Daher ist das lineare Skalenverhältnis

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

Die Fläche wird daher auf einen Faktor vergrößert, der das Quadrat des linearen Skalierungsverhältnisses ist. Daher kann das minimale Flächendreieck B haben

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