體積一定的時候,表面積最小的長方體是正方體,該怎樣證明?

奇蹟74817805

基本不等式是高中的數學知識,你如果沒有學過,那這個題目你不會做的。

基本不等式說的是,對於一批正數來說,幾何平均小於等於算術平均。當然這個東西是可以嚴格證明的,不過我們做題目的時候一般從基本不等式開始,直接來解決數學問題。

你提的這個問題其實不難,難的問題是反過來的:在表面積固定的情況下,體積最大的幾何體是球體——這個問題的解決需要用到變分方法,中學生是做不了的。

你提這個問題,我估計你是初中生,高中學生如果學過基本不等式,應該是能解決這個問題的吧。

當然了,按照直覺我們也可以猜想出來,答案肯定是正方體的時候表面積最小,因為這是可以從對稱性上來考慮的,因為長寬高在幾何學上沒有什麼區別,所以誰也不可能比誰更長——在取到極值的時候。


瀟軒

這道題用中學數學即可證明

設長方體的長寬高分別為a、b、c

則表面積S=2ab+2ac+2bc

體積V=abc=定值

所以表面積S=2V/c+2V/b+2V/a

我們對錶面積使用均值不等式


可以得到:S大於等於6*V^(2/3)

很顯然,當表面積S取最小值時,V/a、V/b、V/c三者取等號

a=b=c,長寬高相等

此時長方體就是正方體

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