清明节,水清景明。
11.在中,角所对的边分别为。已知下列说法正确的是( )
A. B. C. 当最小时,D. 当时,
古人常在这一天临水而思,屈原踏湖而歌:
“沧浪之水清兮,可以濯我缨;沧浪之水浊兮,可以濯我足。”
水清时濯冠缨,水浊时濯足泥——这是对世道的顺应,也是对自己立身的把握。
正所谓:清流可濯缨前影,明镜堪窥角外天。
如果把三角形比作一个“形”的世界,它的边长、角度、外接圆,就像那沧浪之水:有时“清”(匀称、对称),有时“浊”(扭曲、退化)。而我们要做的,就是在这道题里,看一看图形如何“濯缨”,如何“濯足”。
题目给了一个三角形,已知由正弦定理,很快推得外接圆半径,根据面积公式又推出,于是A正确。 这个可以保底。
对于三角形的变化,先搞清楚四个基本问题:(做起来并不基础)
1.半径 的圆内接三角形,面积何时最大?
先说结论:内接正三角形时面积最大为。

2.已知 面积 ,求其外接圆半径 的最小值?
先说结论:固定面积的三角形,正三角形外接圆最小。

3.半径 的圆内接直角三角形,面积的最大值?
先说结论:内接等腰直角三角形时面积最大为2。
(这个比较简单,即内接矩形问题)

4.半径 的顶角是锐角或直角的圆内接等腰三角形,面积如何变化?
先说结论:先直角等腰直角三角形面积为2,逐渐增大,到等边三角形最大,再逐渐减小到0.

搞清楚这4个问题后,我们来看B选项。 对于半径 的圆内接直角三角形,它的面积最大值为 2,此时三角形为等腰直角三角形,两条直角边均为 2,即对应的弦长为 2。 如果保持弦不动,将直角顶点向上或向下平移,得到的直角三角形面积都会小于 2。 而本题中三角形面积恰好固定为 2,这就要求顶点 A 必须再往上抬高,此时原来的直角就会变成锐角。 由对称性可知,三角形的所有内角都只能是锐角,不可能出现钝角。 因此任意一个角所对的边都满足:该角为锐角 ⇨ 余弦为正 ⇨ 两直角边平方和 ≥ 对边平方。 故 B 选项
正确。

再来看C 选项。
当边长 取得最小值时,根据运动可知点 恰好位于弧 的最高点,此时三角形是以 为底、弓形高与底边构成的等腰三角形,这正是古代数学中弦、矢、径之间的基本关系:弦固定时,矢越高,则弦越短;矢越低,则弦越长。刘徽在注解《九章算术》时,用割圆术与勾股定理严格给出了关系式:
我们用现代角度观点,结合弦矢关系来推导C选项。设圆心到弦 的距离对应的角为 ,外接圆半径 ,则:弦长:,矢高(三角形的高):。代入面积定值 ,得到θ

再看D选项。由上面的第4个问题,初始位置时,∠A=90°,边 最大,等于直径,此时三角形面积恰好为2。 点A在弧的最高点,形成等腰三角形。随着 逐渐缩短,三角形面积先增大,到等边三角形时达到最大,之后再逐渐减小。在面积从最大往减小的过程中,会再次出现一个面积等于2的等腰三角形。这说明:满足 且面积为2的三角形不止一个,并非D选项对应的唯一角45°的等式。因此D选项错误。
这样我们给出主体解答:
解法一:弦
内接 高
,问题转化为 ,。由,知 ,角A≤90°。
(因为时)再由对称性得到、
选项即时求的最小值。 画出约束图,时分别是最大与最小。

解法二:代数上化简,面积S=S▲OAB+S▲OBC+S▲OAC
锐角或直角
殊途同归得到这个关键的式子。
这道以圆内接三角形为载体的三角最值题,真正考验的是学生的数学核心素养。
解题的关键,从来不止于步骤的推演,更在于对问题本质的深度洞察与思想方法的通透把握。
第一重素养,是数学抽象与模型识别。能从圆内接三角形的边长、高的几何条件中,剥离图形表象,直抵问题的数学结构:将“弦长、最大高”的几何关系,提炼为“”的代数不等式,再通过变量替换,转化为约束条件下的最值模型,完成从具体几何到抽象代数的思维跃迁,这是一切解题的起点。
第二重素养,是抓住本质与不变量思维。不少学生困于“图形一变就无从下手”,根源在于只记住了公式的“形”,却未领悟定理的“神”。就本题而言,圆内接三角形的位置、形状可以千变万化,但不变的是正弦定理的适用条件、不变的是三角恒等式的结构、不变的是“高的最大值”对应的几何本质。真正的能力,是看透视觉表象的变化,找到问题中不变的数学规律:角度关系不变、边长比例不变、定理的适用逻辑不变。变的只是图形的视觉位置,不变的是问题的数学本质。
第三重素养,是化归思想与逻辑拆解能力。能将陌生的三角最值问题拆解,将复杂的综合问题,转化为“与下求最小值”的熟悉代数问题,甚至进一步通过约束图的几何直观完成求解,真正做到化陌生为熟悉、化复杂为简单、化综合为单一,会转化、会构造、会降维,这是打通解题路径的核心能力。
图形在变,条件在换,不变的是数学的底层结构与思想方法。唯有看透这一层,才能跳出“刷题机器”的桎梏,真正成长为具备数学思维的学习者。
下面给出类似的变式,看看能不能抓住解题的本质:
1.在中,角所对边分别为,其外接圆半径为,,当取得最大值时,则______
2.中,,外接圆半径,求最小时
3.中,,,求最小时
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