已知点 $M$ 是 $\triangle ABC$ 所在平面内的一点,且满足 $MA^2+MB^2+MC^2=4$,那么 $\triangle ABC$ 三条边长之积 $AB\cdot BC\cdot AC$ 的最大值是
【难度】
【出处】
2012年第二十三届“希望杯”全国数学邀请赛高二(二试)
【标注】
【答案】
$8$
【解析】
设 $\triangle ABC$ 的重心为 $G$,则有$$\sum\limits_{cyc}{MA^2}=\sum\limits_{cyc}{\left(\overrightarrow{MG}+\overrightarrow{GA}\right)^2}=GA^2+GB^2+GC^2+3MG^2,$$其中用到 $\overrightarrow{GA}+\overrightarrow{GB}+\overrightarrow{GC}=\overrightarrow{0}$,因此有$$GA^2+GB^2+GC^2\leqslant MA^2+MB^2+MC^2=4,$$当 $G$ 与 $M$ 重合时,等号成立,根据三角形中线性质,有\[\begin{split}AB^2&=2GA^2+2GB^2-GC^2,\\AC^2&=2GA^2+2GC^2-GB^2,\\BC^2&=2GB^2+2GC^2-GA^2,\end{split}\]三式相加得$$AB^2+AC^2+BC^2=3\left(GA^2+GB^2+GC^2\right)\leqslant12,$$结合均值不等式有$$AB^2\cdot AC^2\cdot BC^2\leqslant\left(\dfrac{AB^2+AC^2+BC^2}{3}\right)^3\leqslant64,$$当且仅当 $\triangle ABC$ 为等边三角形,且 $M$ 为其中心时,等号成立,因此 $AB\cdot AC\cdot BC$ 的最大值为 $8$.
题目 答案 解析 备注
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