引例:
$证明:圆内接四边形中正方形的面积最大$
$在圆上顺时针任取四点 A , B , C , D 构成凸四边形,固定对角线 AC , 分别令 B , D 在对应的圆弧上自由滑动 .$ $\because S_{四边形ABCD}=\frac {(d_{B-AC}+d_{D-AC})\cdot |AC|}2$ $\therefore 最大化S_{四边形ABCD}\Rightarrow 最大化(d_{B-AC}+d_{D-AC}) \Rightarrow 分别最大化 d_{B-AC} 与 d_{D-AC}$ $显然,当 B , D 分别取到对应圆弧上的平分点时两点到 AC 的距离同时最大$ $\therefore 对于任意对角线AC, BD 垂直平分 AC 时,即BD与直径重合时,S_{四边形ABCD}最大$ $\therefore 对于所有固定了对角线AC的四边形ABCD来说,BD一定与直径重合$ $\therefore 圆内接四边形中面积最大的那个的对角线BD也一定与直径重合$ $现在调整A,C的位置,使得|AC|值最大,显然AC也与直径重合时,|AC|最大$ $\therefore 对角线AC,BD相互垂直平分 \Rightarrow 四边形ABCD是正方形$ $QED$