Question

△ABC的面积为S，三边长为a、b、c．
（1）求证：（a+b+c）²＜4（ab+bc+ca）
（2）若S=（a+b）²-c²，a+b=4，求S的最大值．
（3）试比较a²+b²+c²与的大小．

Answer

（1）直接两边作差，把平方展开，整理后结合三角形三边关系即可得到结论；
（2）直接根据，c2=a2+b2-2abcosC以及S=（a+b）2-c2，a+b=4，代入整理得到sinC=4cosC+4求出sinC；再结合基本不等式求出ab的取值范围即可得到结论；
（3）通过作差结合三角形的面积公式以及余弦定理整理得到=≥2（a-b）2≥0即可得到结论．
【解析】
（1）证明：∵（a+b+c）2-4（ab+bc+ca）=a2+b2+c2-2ab-2ac-2bc=（a2-ab-ac）+（b2-ab-bc）+（c2-ac-bc）=a（a-b-c）+b（b-a-c）+c（c-a-b）
∵a、b、c为△ABC的三边
∴b+c＞a  a+c＞b   a+b＞c
故（a+b+c）2＜4（ab+bc+ca）（4分）
（2）∵，c2=a2+b2-2abcosC
∴
把a+b=4代入整理得：
∴sinC=4cosC+4⇒17cos2C+32cosC+15=0⇒cosC=-1或
∵C∈（0，π）∴（8分）
∴
而∴ab∈（0，4]
∴（10分）
（3）
=
=
=≥2（a-b）2≥0
∴（14分）