什么形状的地是最佳选择

时间:2024-06-26 01:17:04

讨论进行到这里,新的问题又来了:如果巴霍姆不是选择走出一个矩形,而是别的什么形状,比如,三角形、四边形或者五边形,是否可以获得更多的土地呢?

关于这个问题,我们一样可以进行严格的数学分析。但是,估计读者朋友已经厌倦分析了。所以,在这里,我们不进行这种分析,只介绍一下结果。

在前文中,我们证明了,在所有周长相等的矩形中,正方形的面积最大。其实,不光是矩形,在所有周长相等的四边形中,正方形的面积也是最大的。所以,假设巴霍姆一天可以跑出40俄里,如果他想获得一块四边形的土地,那么这块土地的面积不可能超过100平方俄里。

此外,我们还可以证明:正方形比任何跟它周长相等的三角形的面积都要大。如果正方形的周长是40俄里,那么,假设a为正三角形的边长,跟正方形周长相等的等边三角形边长就是什么形状的地是最佳选择

俄里,所以,它的面积是:

什么形状的地是最佳选择

也就是说,这个三角形的面积比那个梯形的面积还要小。

在后文中,我们会证明,在所有周长相等的三角形中,等边三角形的面积最大。所以,如果这个最大面积都比正方形的面积小,那么其他周长相等的三角形肯定也比正方形的面积小。

不过,如果把正方形跟周长相等的五边形、六边形进行比较,正方形的这一优越性就不存在了。我们可以证明,正五边形的面积比正方形的面积大,而正六边形则更大。这里,举一个正六边形的例子,来证明一下。比如,周长还是40俄里,那么,这个正六边形的边长就是:

什么形状的地是最佳选择

假设a为正六边形的边长,它的面积为:

什么形状的地是最佳选择

也就是说,如果巴霍姆选择的是正六边形路线,那么,在付出同样体力的情况下,他可以多获得115-78=37平方俄里的土地。跟正方形相比,还多出15平方俄里。当然了,如果选择这种路线,他可能需要携带一个测角仪什么的。

【题目】用6根火柴,摆出一个最大面积的封闭路线。

【解答】其实,用6根火柴可以摆出很多种路线,比如,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,或者正六边形等。但是,如果对一个“几何学家”而言,他根本不用一个一个地比较,因为他知道什么图形的面积最大,那就是正六边形。