一道经典的初二几何最值题。题目条件紧凑:一个定角、一段定和、一条角平分线,要求的是角平分线的最大长度。如果硬算 AB、AC 会发现两者都在变,直接求 AD 的长度公式其实相当复杂。本视频用一个非常简洁的"面积法 + 基本不等式"思路,把解题链打通。
【题目】
△ABC 中,∠BAC=60°,AD 平分 ∠BAC(D 在 BC 上),AB+AC=6。求 AD 的最大值。
【解题思路】
第一步:用夹角把 △ABC 的面积表示为 AB·AC 的函数。
S△ABC = (1/2)·AB·AC·sin60° = (√3/4)·AB·AC
第二步:换一种方式表示同一个面积——沿 AD 把 △ABC 切成 △ABD 和 △ACD 两块。因为 AD 平分 ∠BAC,两块里的顶角都是 30°,而 sin30° = 1/2 正好让公因子 AD/4 冒出来。
S△ABC = S△ABD + S△ACD = (1/2)·AB·AD·sin30° + (1/2)·AC·AD·sin30°
= (1/4)·AD·(AB+AC) = (1/4)·AD·6 = (3/2)·AD
第三步:两种写法必须相等,解出 AD。
(√3/4)·AB·AC = (3/2)·AD ⇒ AD = (√3/6)·AB·AC
第四步:用基本不等式(AM-GM)求 AB·AC 的最大值。这一步关键在于我们拿到了定和 AB+AC=6。
AB·AC ≤ ((AB+AC)/2)² = 9
等号成立的条件是 AB = AC = 3,此时 △ABC 退化为等边三角形。
第五步:把 AB·AC = 9 代回去。
AD_max = (√3/6)·9 = 3√3/2
👉 最终答案:AD 的最大值是 3√3/2,当 △ABC 是边长为 3 的等边三角形时取到。
【套路总结】
凡是遇到"**定角 + 两边和定值,求角平分线最值**"这类题,解题模式几乎固定:
① 面积法两次写 S△ABC;
② 用 sin(半角) 把 AB、AC、AD、(AB+AC) 串起来;
③ 联立得 AD ~ AB·AC;
④ 用 AM-GM 把"定和"变成"最大积"。
本质上,这是"定和 → 最大积 → 角平分线最长 → 取等即等边"的连锁推理。
【制作说明】
视频时长约 37 秒,使用 Python + Manim Community Edition 制作。动画区完整展示了 △ABC 的形变过程,题解区同时绘制 AD 关于 AB 的抛物线 f(t) = (√3/6)·t·(6−t),峰值位于 t=3,对应等边三角形。
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