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在平面四边形 ABCD 中, ABBC, BCCD, CAD=45; BC=1, ΔACDΔABC 的面积分别为 S1,S2, 则 S1S2 的最小值为_____.


按图示建系. 设 kCA=1, kAD=k2. 根据倒角公式, CAD=45 意味着 k1k21+k1k2=1k1=1+k21k2. 这样 S1S2=1SΔADES2=1DEAB=1k1k2=1(1k22k21). 根据反向柯西不等式, (1k22k21)(k2(k21))(12)2, 所以 S1S21(12)2=222.
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另解

AFAC, 与 CD 的延长线交于 F. 作 AECFE. 设 CAB=ACF=EAF=α. 这样 AD 是直角 CAF 的角平分线. 根据角平分线定理, CDCD+DF=ACAC+AFCD=CFACAC+AF=1sinαcosα1sinα1sinα+1cosα.AB=1tanα, 所以 S1S2=CDAB=1cosα(sinα+cosα)=112sin2α+12cos2α+12122+12=222.
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这个解法还可以用正弦定理简化. 在 ΔACDACsinCDA=CDsin45, 也即 1sinαsin(α+45)=CDsin45, 这样上面一通几何操作显得比较多余.