问题 解答题

已知四边形ABCD的面积为32,AB、CD、AC的长都是整数,且它们的和为16.

(1)这样的四边形有几个?

(2)求这样的四边形边长的平方和的最小值.

答案

(1)如图,记AB=a,CD=b,AC=l,并设△ABC的边BA上的高为h1,△ADC的边DC上的高为h2

则S四边形ABCD=S△ABC+S△ADC=

1
2
(h1a+h2b)≤
1
2
l(a+b),

当且仅当h1=h2=l时等号成立,即在四边形ABCD中,当AC⊥AB,AC⊥CD时,等号成立,

由已知得64≤l(a+b),又∵a+b=16-l,

得64≤l(16-l)=64-(l-8)2≤64,

于是l=8,a+b=8,且这时AC⊥AB,AC⊥CD,

因此这样的四边形由如下4个:a=1,b=7,l=8;a=2,b=6,l=8;a=3,b=5,l=8;a=b=4,l=8;

(2)由于AB=a,CD=8-a,则BC2=82+a2,AD2=82+(8-a)2

故这样的四边形的边长的平方和为:

2a2+2(8-a)2+128=4(a-4)2+192,

当a=b=4时,平方和最小,且为192.

故答案为:4,192.

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