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这道国际数学竞赛题有点意思,它源自大家熟悉的正方形,45°角

 当以读书通世事 2019-06-23

:如图1,正方形ABCD中,E、F分别是BC、CD上的点,∠EAF=45°,求EF/AB的最小值.

这道国际数学竞赛题有点意思,它源自大家熟悉的正方形,45°角

分析:由已知∠EAF=45°,联想到正方形的对角线与边的夹角也是45°,因此连接AC试试.设正方形的边长为1,则欲求EF/AB的最小值,只需要求EF的最小值.

:如图2,连接AC.则∠BAC=∠DAC=45°,

这道国际数学竞赛题有点意思,它源自大家熟悉的正方形,45°角

所以∠BAE+∠EAC=45°,

因为∠EAF=45°,

所以∠EAC+∠CAF=45°,

所以∠BAE=∠CAF.

同理,∠DAF=∠CAE.

作EG⊥AC于G,FH⊥AC于H,则

∠AGE=∠AHF=∠B=∠D=90°,

所以△ABE∽△AHF,△ADF∽△AGE,

所以BE/HF=AE/AF,DF/GE=AF/AE,

两式相乘,得

BE/HF·DF/GE= AE/AF·AF/AE=1,

所以BE·DF=GE·HF,

因为△GCE和△HCF都是等腰直角三角形,

所以GE=CE/√2,HF=CF/√2,

所以BE·DF=CE·CF/2.

设正方形ABCD的边长为1,CE=x,CF=y,则

BE=1-x,DF=1-y,

所以(1-x)(1-y)=xy/2,

整理,得xy=2(x+y)-2,

所以EF=√(x^2+y^2)

=√[(x+y)^2-2xy]

=√[(x+y)^2-4(x+y)+4]

=√[(x+y)-2]^2

=|x+y-2|,

显然,x+y<2,

所以EF=2-(x+y).

设x+y=s,则EF=2-s,y=s-x,

因为xy=2(x+y)-2,

所以xy=2s-2,

所以x(s-x)=2s-2,

整理,得x^2-sx+2s-2=0,

因为x为实数,

所以△=s^2-4(2s-2)≥0,

即s^2-8s+8≥0,

解得s≥4+2√2或s≤4-2√2,

所以s最大值为4-2√2,

所以EF最小值=2-(4-2√2)=2√2√-2.

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