问题 解答题

(20分)已知△ABC中,∠A>∠B>∠C,且∠A=2∠B.若三角形的三边长为整数,面积也为整数,求△ABC面积的最小值.

答案

记BC=a,CA=b,AB=c.

如图,作∠BAC的平分线AD,则∠BAD=∠DAC=∠B,

∠ADC=∠B+∠BAD=2∠B.

故△ACD△BCA.于是,b/a=CD/b.①

又由角平分线定理知b/c=CD/BD.从而,= =.②

由式①、②得=.

故a2=b(b+c).

若(b,c)=d,则由式①知d|a,故不妨设(b,c)=1.于是,可令

b=m2,b+c=n2.则a=mn,c=n2-m2.

由∠A>∠B>∠C,知a>b>c,即mn>m2>n2-m2.

故m<n<  m.③

又m、n为正整数,从而, m-m>1,即m>  +1.④

设△ABC的面积为S,由海伦公式知

S=n(n+m)(n-m)·.

由式④知m≥3.又由式③容易验证:

当3≤m≤7时,只有m=5时,n=6, =8(有理数),此时,

S=14×6×11×1×8=132.

下证当m≥8,n≥9时,S>162.

由式③、④知(2m+n)(2m-n)>3m(2m- m)=(6-3)m2>(6-4)m2=(2-)2m2

n(n+m)(n-m)>n(1+n)×1= (2+ )n2.

由式⑤知    S>14×12(2+ 2)n2(2- 2)m=14n2

则当m≥8,n≥9时,有S>162.

故S的最小值为132,此时,m=5,n=6.所以,a=30,b=25,c=11时,△ABC

面积最小,最小值为132.

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