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ΔABC 中, 已知 sinB=2sinC, A=π3, AB=1. 点 P,Q,R 分别在边 AB,BC,CA 上, 且 ΔPQR 是等边三角形. 则 PQ 的最小值为_____.


首先拆掉 ΔABC 的包装. 容易猜出这就是含 30 角的直角三角形, 可以对 A 用余弦定理得到.
接下来建系. 令 B(0,0), A(0,1), C(3,0). 设 P(0,y), Q(x,0), 则利用旋转矩阵 QR=(cos(π3)sin(π3)sin(π3)cos(π3))QP=(x+3y23x+y2), 从而 R(x+3y2,3x+y2). 又 RlAC:x+3y=3 上, 所以 x+3y2+33x+y2=32x+3y=3. 这样根据柯西不等式 (x2+y2)(4+3)(2x+3y)2=3, 所以 PQ=x2+y2217.
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一般地, 设三角形三边长为 a,b,c, 面积为 S, 则内接最小等边三角形的边长 s 满足 s2=8S2a2+b2+c2+43S.