请问数学大神这道题怎么做?
(1)当∠ADC=π/3(60°)时,△ADC是60°-30°直角三角形,如图:
AC=BC=2√3,∠BCD=60°+30°=90°,BC⊥DC,△BCD面积:
4×2√3/2=4√3(顷)
(2)比较复杂,解法详见下图:
首先,△BCD的边CD=4,是固定的,因此△BCD的CD边上的高最大,面积就是最大。就是B到直线CD的距离最大。
据此,我们想办法搞清楚B点的轨迹是什么曲线。
固定C、D,则A的轨迹是以D为圆心,半径为2的圆(图中红色的圆)。
我们先得到几个特殊位置的B,然后猜想B的轨迹的形状。
<1>A位于CD上的A1点,这时,AC有最小长度A1C,B点是以A1C为边的等边三角形的另一个顶点,位于CD上方的顶点B1,
<2>A位于CD的延长线上的A3点,此时AC有最大长度,2+4=6,B点是以A3C为边的等边三角形的另一个顶点,位于CD上方的顶点B3.
<3>一般位置的A,AC与圆D有两个交点A、A',对应的B有两个位置,B、B',两个等边三角形ABC与A'B'C共顶点C,较远的B'对应的△B'CD面积更大。
显然,止面得到的4个B的点位,不可能位于一直线上,猜测,B在轨迹应该是一个圆。
<4>考虑一个特殊情况,A在图中A2位置,A2C与圆D相切,DA2与A2C相互垂直,就是(1)小题的情况,此时B2C与CD垂直,B2是B最右边的点。∠A2DC=60°,DA2与A3B3平行。
<5>延长DA2与CB3相交于O,根据平行线截得比例线段得,OB3=2,OC=4,
连接OB,观察两个三角形OBC,与DAC,∠ACD=∠BCD-60°,∠BCO=∠BCD-60°,∴∠ACD=∠BCO;
又OC=DC,BC=AC(等边),∴△ACD≌△BCO,OB=OA=2.
因此,B的轨迹是O为圆心,半径为2的圆。
<6>圆O的最高点B0,对应面积最大的△BCD
过O作CD的垂线OA1,B0A1=2+2√3
△BCD最大面积=4(2+2√3)/2=4(1+√3)(顷)