理论教育 选土地形状是关键!角、边、面积怎变?

选土地形状是关键!角、边、面积怎变?

时间:2023-11-03 理论教育 版权反馈
【摘要】:新的问题又来了,若巴霍姆走出的不是矩形,而是其他形状,如三角形、四边形或五边形,得到的土地会不会更多?因此,假设巴霍姆一天可以跑40俄里,倘若他想获得一块四边形的土地,则这块土地的面积一定小于100平方俄里。后面,我们会接着证明,在所有周长相等的三角形中,面积最大的是等边三角形。

选土地形状是关键!角、边、面积怎变?

新的问题又来了,若巴霍姆走出的不是矩形,而是其他形状,如三角形、四边形或五边形,得到的土地会不会更多?

针对这个问题,我们也可以进行严格的数学分析,但是估计读者朋友们已经非常厌烦了,所以还是直接告诉大家结果吧。

前文中,我们已经证明,在周长相等的矩形中,面积最大的是正方形。实际上,不光是矩形,在所有周长相等的四边形中,面积最大的也是正方形。因此,假设巴霍姆一天可以跑40俄里,倘若他想获得一块四边形的土地,则这块土地的面积一定小于100平方俄里。

除此之外,我们还可以证明:正方形是所有与它的周长相等的三角形中的面积最大的。若正方形的周长为40俄里,则假设a为正三角形的边长,与正方形周长相等的等边三角形的边长就是(俄里),因此它的面积为

也就是说,该三角形的面积小于那个梯形。后面,我们会接着证明,在所有周长相等的三角形中,面积最大的是等边三角形。因此,若这个最大面积都比正方形的面积小,便可以断定,其他周长相等的三角形一定也比正方形的面积小。

但是,倘若将正方形与周长相等的五边形、六边形进行比较,正方形的这一优越性就会荡然无存。我们可以证明,周长相等的正五边形的面积比正方形的面积大,正六边形的面积更大。(www.daowen.com)

下面,我们以一个正六边形为例进行证明。若周长还是40俄里,则这个正六边形的边长为

假设a为正六边形的边长,它的面积为

倘若巴霍姆走出的是正六边形,则他在付出相同体力的前提下,获得的土地会增加115-78=37(平方俄里),会比正方形路线多出15平方俄里。当然了,如果选择这种路线,他可能还要带一个测角仪之类的工具。

【问题】用6根火柴,摆出一个面积最大的封闭路线。

【解答】实际上,用6根火柴能够摆出很多种路线,有正三角形、矩形、平行四边形、不等边的五边形、不等边的六边形、正六边形等。但对一个“几何学家”而言,他一眼就可以分辨出哪种图形的面积最大,那就是正六边形。

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