在所有周长相等的矩形中,正方形的面积最大,这是正方形的一个特殊性质。其实,很多人并不知道这一点。所以,在这里,我们对这一点进行严格的证明。
我们把矩形的周长记为P,那么,如果这个矩形是正方形,它的边长就是
。现在,我们就来证明,如果把其中的一个边长减少b值,同时在另一边加上b值,虽然它的周长还是P,但是面积却比正方形小。也就是说,证明正方形 (边长为
) 的面积比矩形 [边长分别为
]的面积大,即:
不等式的右边:
也就是说,上式可以转化成下面的式子:
0>-b2或者b2>0
很明显,这个不等式是成立的,这是因为,对于任意的数,它的平方都大于0。所以,前面的那个不等式当然也是正确的。
综上所述,在所有周长相等的矩形中,正方形的面积是最大的。
此外,我们还可以得出这样的结论:在所有相同面积的矩形中,正方形的周长是最短的。下面,我们也来证明一下。
假设上面的结论不正确,也就是说,在面积一定的条件下,正方形的周长并不是最短的。
假设存在这样一个矩形A,它的面积跟正方形B相等,但是周长却比正方形B的周长短。
如果我们用这个矩形A的周长作为一个正方形C的周长,则这个正方形C的面积就会比矩形B大。
正方形C比矩形B的面积大。
正方形C的周长比正方形B小,但是面积却比正方形B大。
这显然是不存在的。
所以说,我们前面的假设是不正确的,并不存在这样一个矩形A,它跟正方形B面积相同,而周长却比较小。因此,我们可以确认在所有面积相等的矩形中,正方形的周长最小。
上文中,如果巴霍姆知道正方形的这两个特殊性质,他完全可以根据自己的体力,获得最大面积的土地。如果他知道自己可以在白天不费力地走出36俄里,他就可以走出一个边长为9俄里的正方形,这样他就可以得到81平方俄里的土地,这比他因过度劳累而死获得的土地还要多出3平方俄里。
反之,如果巴霍姆只想得到一块很小的土地,比如,36平方俄里,他只需要花费很少的体力,走出一个边长为6俄里的正方形就可以了。