Trong tất cả các hình thang cân có cạnh bên bằng \...

C

- Hướng dẫn giải

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính chu vi hình thang, diện tích hình thang và áp dụng định lý Pi-ta-go.

Xét hàm số, tìm giá trị lớn nhất.

Giải chi tiết:

Gọi H là chân đường cao kẻ từ A đến CD ta có: \({S_{ABCD}} = \frac{{\left( {AB + CD} \right).AH}}{2}\) 

Đặt \(AH = x\;\;\left( {0 < x < 2} \right).\)

Khi đó áp dụng định lý Pi-ta-go ta có: \(DH = \sqrt {A{D^2} - A{H^2}}  = \sqrt {4 - {x^2}} .\)

Ta có: \(DH = CK = \sqrt {4 - {x^2}}  \Rightarrow CD = 2\sqrt {4 - {x^2}}  + 4.\)

\( \Rightarrow {S_{ABCD}} = \frac{{\left( {AB + CD} \right).AH}}{2} = \frac{{\left( {4 + 2\sqrt {4 - {x^2}}  + 4} \right).x}}{2} = \frac{{\left( {8 + 2\sqrt {4 - {x^2}} } \right)x}}{2}.\)

Xét hàm số \(f\left( x \right) = \left( {8 + 2\sqrt {4 - {x^2}} } \right)x = 8x + 2x\sqrt {4 - {x^2}} \;\;\left( {0 < x < 2} \right)\)

Ta có: \(f'\left( x \right) = 8 + 2\sqrt {4 - {x^2}}  - \frac{{4{x^2}}}{{2\sqrt {4 - {x^2}} }} = 8 + \frac{{2\left( {4 - {x^2}} \right) - 2{x^2}}}{{\sqrt {4 - {x^2}} }} = 8 + \frac{{4\left( {2 - {x^2}} \right)}}{{\sqrt {4 - {x^2}} }}.\)

\(\begin{array}{l} \Rightarrow f'\left( x \right) = 0 \Leftrightarrow 8 + \frac{{4\left( {2 - {x^2}} \right)}}{{\sqrt {4 - {x^2}} }} = 0 \Leftrightarrow 8\sqrt {4 - {x^2}}  + 4\left( {2 - {x^2}} \right) = 0\\ \Leftrightarrow 2\sqrt {4 - {x^2}}  = {x^2} - 2 \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}{x^2} - 2 \ge 0\\4\left( {4 - {x^2}} \right) = {x^4} - 4{x^2} + 4\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}{x^2} \ge 2\\{x^4} = 12\end{array} \right. \Leftrightarrow {x^2} = 2\sqrt 3 \,\,\left( {tm} \right)\\ \Rightarrow {S_{\,Max}} \Leftrightarrow {x^2} = 2\sqrt 3  \Rightarrow CD = 2\sqrt {4 - 2\sqrt 3 }  + 4 = 2\left( {\sqrt 3  - 1} \right) + 4 = 2\sqrt 3  + 2\end{array}\)

Khi đó chu vi của hình thang là:

\(P = AB + 2AD + CD = 4 + 2.2 + 2\sqrt 3  + 2 = 10 + 2\sqrt 3 .\) 

Chọn C.