Question

如圖，在凸四邊形ABCD中，C，D為定點，CD=

3

，A，B為動點，滿足AB=BC=DA=1．
（Ⅰ）寫出cosC與cosA的關系式；
（Ⅱ）設△BCD和△ABD的面積分別為S和T，求S²+T²的最大值．

Answer 1

（Ⅰ）連接BD，
∵CD=

3

，AB=BC=DA=1，
∴在△BCD中，利用余弦定理得：BD²=BC²+CD²-2BC•CDcosC=4-2

3

cosC；
在△ABD中，BD²=2-2cosA，
∴4-2

3

cosC=2-2cosA，
則cosA=

3

cosC-1；
（Ⅱ）S=

1

2

BC•CD•sinC=

3

2

sinC，T=

1

2

AB•ADsinA=

1

2

sinA，
∵cosA=

3

cosC-1，
∴S²+T²=

3

4

sin²C+

1

4

sin²A=

3

4

（1-cos²C）+

1

4

（1-cos²A）=-

3

2

cos²C+

3

2

cosC+

3

4

=-

3

2

（cosC-

3

6

）²+

7

8

，
∵cosA=

3

cosC-1＞0，即cosC＞

3

2

，
∴C∈（30°，90°），∴cosC∈（0，

3

2

），
則當cosC=

3

6

時，S²+T²有最大值

7

8

．