三角形ABCにおいて、面積が1でAB=2であるとき、
BC2乗+(2\(\sqrt{\quad}\)3-1)AC2乗の値を最小にするような∠BACの大きさを求めよ。
★希望★完全解答★
三角形ABCにおいて、面積が1でAB=2であるとき、
BC2乗+(2\(\sqrt{\quad}\)3-1)AC2乗の値を最小にするような∠BACの大きさを求めよ。
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∠BAC=θ(0°<θ<180°),AC=t(t>0)とおく
△ABCの面積が1だから
(\(\frac{1}{2}\))・2・t・sinθ=1 ∴t=\(\frac{1}{s}\)inθ・・・①
また、余弦定理より
B\(C^{2}\)=A\(B^{2}\)+A\(C^{2}\)-2・AB・AC・cosθ
=4+\(t^{2}\)-4tcosθ
=4+(\(\frac{1}{s}\)i\(n^{2}\)θ)-(4cosθ/sinθ)・・・②
P=B\(C^{2}\)+(2\(\sqrt{\quad}\)3-1)A\(C^{2}\)とおくと①②より
P=4-(4cosθ/sinθ)+(2\(\sqrt{\quad}\)\(\frac{3}{s}\)i\(n^{2}\)θ)
=(2\(\sqrt{\quad}\)\(\frac{3}{t}\)a\(n^{2}\)θ)-(\(\frac{4}{t}\)anθ)+4+2\(\sqrt{\quad}\)3
0°<θ<180°よりtanθ≠0
(\(\frac{1}{t}\)anθ)=xとおくと
P=2\(\sqrt{\quad}\)3\(x^{2}\)-4x+4+2\(\sqrt{\quad}\)3
=2\(\sqrt{\quad}\)3{x-(1/\(\sqrt{\quad}\)3)}^2+4+(4\(\sqrt{\quad}\)\(\frac{3}{3}\))
よってPはx=1/\(\sqrt{\quad}\)3のとき最小値4+(4\(\sqrt{\quad}\)\(\frac{3}{3}\))をとる。
このとき
tanθ=\(\sqrt{\quad}\)3と0°<θ<180°より
θ=60°
すなわち
∠BAC=60°・・・(答)