三角形在面积为一定值时,等边三角形周长最小。
海伦公式:S=√[p(p-a)(P-b)(P-c)],
其中p=(a+b+c)/2。
由柯西不等式知算术平均数不小于几何平均数,等号成立的条件是,各数相等。所以面积一定的三角形中正三角形的周长最小。
在面积一定时正多边形周长最小,边数越多周长越小。边数趋向极限等于圆此时圆周长最小。
要求三角形的最小周长,需要先了解三角形的性质。在给定底边长度和两条腰的长度的情况下,三角形的周长越小,则两条腰的长度之和越接近底边长度。
假设三角形的底边长度为x,腰的长度分别为y和z (y ≤ z)。根据三角形两边之和大于第三边的原则,我们得到以下不等式:
y + z > x
又因为y + z = x + h,其中h是该三角形的高,故上述不等式可以改写为:
x + h > x
这意味着,三角形的高必须大于0,即有实际意义,才能使三角形成立。因此,我们可以用底边和高的关系式 h > 0 推出:
h > 0.5 * sqrt(y^2 - ((y^2 - z^2 + x^2) / (2x))^2)
因此,当y和z确定时,x取最小值时,三角形的周长也会最小。由于y ≤ z,因此y取最小值时,z也取最小值。当y和z都为等腰三角形时,y = z,此时三角形的周长最小,此时底边长度x = 2y,即底边长度为两条等腰直角三角形的其中一条腰的长度,所以三角形的最小周长为3y,也就是等腰直角三角形的斜边长度。