摘要:本文討論了如何從圓形材料中剪出6個(gè)小正方形拼接成體積最大的正方體. 本文采用的是列舉法,給出了8中可能的裁剪方法并進(jìn)行比較,得到一種具有實(shí)際意義的裁剪法.
關(guān)鍵詞:圓;正方形;最大
正方體是生活中常見(jiàn)的物體. 假設(shè)現(xiàn)在有圓形材料,其半徑為R,圓心為O,如果不計(jì)接口的材料費(fèi)用,需要剪出6個(gè)小正方形來(lái)作正方體的側(cè)面,應(yīng)該怎樣剪才可以使作出的正方體體積最大?下面對(duì)可能的幾種情況分步討論. 小正方形的邊長(zhǎng)就是正方體的棱長(zhǎng),設(shè)為x.
情況一:
AB是圓的直徑,長(zhǎng)度為2R. 所以有(2x)2+(3x)2=(2R)2,得到x=R≈0.555R.
情況二:
AO是半徑,長(zhǎng)度為R,AB,BO長(zhǎng)度分別為x,2x,所以有x2+(2x)2=R2,得到x=R≈0.485R.
情況三:
AB是圓的直徑,長(zhǎng)度為2R. 所以有(3x)2+(3x)2=(2R)2,得到x=R≈0.471R.
情況四:
AC=x,BD=x,AO=BO=R,
于是CO=,DO=.
又CO+DO=+=3x,解得x=R≈0.526R.
情況五:
AO=BO=R,AB=x,CD=R,易得BO=3x-R.又x2+3x-R2=R2,解得x≈0.556R.
情況六:
AO=CO=R,AB=x,CD=x,于是BO=,DO=.
又BO+DO=+=3x,解得x≈0.588R.
情況七:
AB=x,易得AO=2x+x.
又2x+x2+x2=R2,解得x≈0.401R.
情況八:
AB=2R,AC=x,BC=4x,
又x2+(4x)2=(2R)2,解得x=R≈0.485R.
可能的情況列舉了這么多,綜合上面的論證,可看出情況六得到的小正方形邊長(zhǎng)約為0.588R,是所有情況中最大的,用這種方法作的小正方體體積也最大,充分利用了材料,有重要的實(shí)際意義.
上面的討論過(guò)程,每種情況蘊(yùn)涵著重要的數(shù)學(xué)方法,在命題、教學(xué)與提高學(xué)生實(shí)踐能力上面都有重要的意義.本文是通過(guò)列舉的方式討論的,重點(diǎn)在于給出一些可能的情況,其得到的結(jié)論“正方體的最大邊長(zhǎng)約為0.588R”是否為理論上的最大值是沒(méi)有嚴(yán)格證明的.