Question

（附加题）（1）对于任意给定的一个矩形C，是否存在另一个矩形，使它的周长和面积都是矩形C的2倍？请说明你的理由；
（2）当实数m为什么值，对于任何一个矩形C，都存在另一个矩形，它的周长与面积都是矩形C的m倍？证明你的结论．

Answer 1

（1）设已知矩形的长与宽分别为a，b，所求矩形为x，y．
则

x+y=2(a+b) xy=2ab

∴x，y是方程t²-2（a+b）t+2ab=0的两实根．
∵△=4（a+b）²-8ab=4（a²+b²）＞0，∴方程有解．
所以，对于长与宽分别为a，b矩形，存在周长与面积都是已知矩形的2倍的矩形；

（2）设已知矩形的长与宽分别为a，b，所求矩形为x，y．
则

x+y=m(a+b) xy=mab

∴x，y是方程t²-m（a+b）t+mab=0的两实根．
当△=[m（a+b）]²-4mab≥0，即m≥

4ab

(a+b)2

时，方程有解．
所以，对于长与宽分别为a，b的矩形，当m≥

4ab

(a+b)2

时，存在周长与面积都是已知矩形的m倍的矩形．
∵（a-b）²≥0，
∴a²+b²≥2ab，a²+b²+2ab≥4ab，
即（a+b）²≥4ab，

4ab

(a+b)2

≤1，
∴

4ab

(a+b)2

的最大值为1．
∴当m≥1时，所有的矩形都有周长与面积同时扩大m倍的矩形．