在帕科姆的圈地问题中,我们在前文中仅讨论了矩形的可能性,那么他是否能够跑出其他的形状,比如三角形、四边形或五边形等等,而达到圈到更大面积土地的目的呢?
我们可以通过严谨的数学论证来解答这个问题,但这里我不并不打算这么做,我只准备将结果告诉你们。
首先,我们要证明,在所有周长相等四边形中,面积最大的是正方形。这一点我们已经在上文中证明过了。假定帕科姆圈到的土地是四边形的,同时他一天能够奔跑40俄里,那么他最多能圈到100平方俄里的土地,不能比这个更多了。因为边长为10俄里的正方形的面积是100平方俄里。
其次,我们要证明,在周长相等的条件下,正方形的面积比任何边长的三角形面积更大。周长同为40俄里的等边三角形,边长为俄里,那么根据公式
(式中S是面积,a是边长)计算,它的面积就是平方俄里。这个面积甚至比帕科姆在小说中圈出来的面积还要小。
还有一个结论我就不在这里证明了,那就是在所有周长相等的三角形中,等边三角形的面积最大。假如面积最大的等边三角形的面积比正方形要小,那么,其他周长相等的三角形的面积必然比正方形要小。(www.daowen.com)
但是,如果我们跳出四边形的范围,看看五边形、六边形,那么情况就不同了,周长相同条件下,正方形不再具有优势。事实是,正五边形的面积要比正方形的面积大,而正六边形更大,以此类推。
我们来看看正六边形,周长还是40俄里不变,那么正六边形的边长就是俄里,它的面积根据公式计算,即是平方俄里。
因此,如果帕科姆能够奔跑出一个正六边形,那么同样是奔跑40俄里的条件下,他可以得到更大的土地,超过了正方形面积的15平方俄里,当然这样的情况中,他需要随身携带一台测量仪。
如果我现在给你六根火柴,要求摆放出最大面积的图形。你会怎样做呢?
六根火柴可以摆出很多形状的图形,三角形、矩形、不等边的五边形还有正六边形,现在你已经知道以上的结论了,所以你可以毫不犹豫地摆出一个正六边形,此时的面积是最大的。
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