设 $\triangle ABC$ 的周长为 $12$,内切圆的半径为 $1$,则 \((\qquad)\)
A: $\triangle ABC $ 必为直角三角形
B: $\triangle ABC$ 必为锐角三角形
C: $\triangle ABC$ 必为直角三角形或锐角三角形
D: 以上结论都不对
【难度】
【出处】
2015年全国高中数学联赛天津市预赛
【标注】
【答案】
D
【解析】
因为 $\triangle ABC$ 的周长为 $12$,所以 $\triangle ABC$ 的内切圆的半径为 $1$ 当且仅当 $\triangle ABC$ 的面积为 $\dfrac{12}{2} \cdot 1 =6 $.于是有方程组$$\begin{cases} \dfrac{1}{2} ab\sin C =6,\\ a+b+\sqrt{a^2 +b^2 -2ab\cos C} =12. \end{cases}$$由后一个方程得$$a^2 +b^2 -2ab\cos C= a^2+ b^2+144+2ab -24a-24b,$$整理化简得$$a+b=6 + \dfrac{1}{12}ab(1 + \cos C).$$由前一个方程得 $ab= \dfrac{12}{\sin C},$ 代入上式得 $a+b=6+ \dfrac{1+\cos C}{\sin C}$,于是 $a$ 和 $b$ 是方程$$x^{2} - \left (6+ \dfrac{1+\cos C}{\sin C} \right)x + \dfrac{12}{\sin C} =0$$的两个根.特别地,当 $C=90^\circ $ 时,解得 $a$、$b$ 为 $3$、$4$,此时 $c=5$,方程的判别式 $\Delta = 7^2 - 4\cdot 12=1.$ 角 $C$ 由 $90^\circ $ 增加一个非常小的角度,可以使得方程的判别式 $\Delta $ 仍大于 $0$,这时仍可由方程组解出 $a$、$b$,再得到 $c$,这时三边长与 $3$、$4$、$5$ 也相差很小.因此,有钝角三角形满足周长为 $12$,内切圆的半径为 $1$.故选D.
题目 答案 解析 备注
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