有两道成直角的墙,在这个角落围上篱笆,使篱笆的两条边与两道墙构成四边形,篱笆长度是 $60$ 米,请问四边形的面积最大是多少?
答案 $450\left(\sqrt 2+1\right)$.
解析 如图,设墙 $OA,OB$ 互相垂直,围成四边形 $OPRQ$,其中 $P,Q$ 分别为 $OA,OB$ 上.作 $R$ 关于 $OA,O,OB$ 的对称点 $R_1,R_2,R_3$,$P,Q$ 关于 $O$ 的对称点 $P_1,Q_1$,连接 $PR_1,R_1Q_1,Q_1R_2,R_2P_1,P_1R_3,R_3Q$.
问题转化为周长为 $240$ 的多边形 $PR_1Q_1R_2P_1R_3QR$ 的最大面积的 $\dfrac14$.根据等周定理,等多边形为边长 $a=30$ 的正八边形时面积最大,因此所求为\[\left(2\sqrt 2+2\right)a^2\cdot \dfrac 14=450\left(\sqrt 2+1\right).\]
备注 $450\left(\sqrt 2+1\right)\approx 1086.4$,按正方形计算为 $900$(这是一个典型的错误答案).