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長方體圓柱體最大值問題

生活 更新时间:2025-02-08 02:52:17

這原本是一個小學數學問題,但中間要用到中學的知識,所以老黃把它歸入中學數學問題。在這個問題中,你将會見證一個圓柱體的神秘消失。真的有這麼神奇嗎?

長方體圓柱體最大值問題(奇妙的數學問題)1

問題從一道小學數學判斷題開始。一個圓柱表面積是20cm^2,體積是20cm^3,我們能說這個圓柱的表面積和體積相等嗎?答案自然是不行的。

那麼一個圓柱的表面積和體積都是20,我們能說這個圓柱的表面積和體積相等嗎?答案仍然是否定的。因為表面積是20個平方單位,而體積是20個立方單位。

如果我們知道圓柱的表面積和體積都是64π,你能求出圓柱的底面半徑和高嗎?

我們可以記底面半徑為r, 高為h,那麼2r(r h)=64, r^2h=64. 這是兩個二元一次方程,如果不聯立方程組,是不可以求出來的。因此我們不得不運用表面積和體積的量相等,列等式,得到2r(r h)=r^2h, 從而有2r 2h=rh,因此r=2h/(h-2), 代入體積公式,就有h^3/(h-2)^2=16,從而解得:h=4, r=4.

這說明,雖然表面積和體積沒有等量關系,但是它們的數量相等這個關系,有時候卻可以用來輔助解決一些問題。

不知道大家有沒有發現,當圓柱的表面積和體積在數量上相等時,上面推出了底面半徑和高的一個關系式,就是r=2h/(h-2)。從這個關系式中,您能讀到什麼信息嗎?

不難發現,當h<=2時,r沒有意義。那麼問題就嚴重了,不知道大家有沒有意識到。當h=4cm時,若圓柱的表面積和體積在數量上相等,我們可以求得r=2h/(h-2)=4cm, 從而求得圓柱的表面積是64cm^2,體積是64cm^3。這個圓柱是真真實實存在的。

但如果h=0.4dm呢?您會發現, r=2h/(h-2)=-0.5dm,沒有意義。這是怎麼回事?别忘了,h=0.4dm=4cm。上面我們剛剛證明符合條件的圓柱是真真實實存在的哦,怎麼這回卻消失不見了呢?

聰明的你知道這個消失的圓柱去哪了嗎?肯定有人會說,表面積本來就不能等于體積,一開始列式就是錯誤的,所以根本不存在圓柱消失的問題。這樣的話上面我們在聯立方程求高和半徑的方法也就不成立。那又該如何解決上面的問題呢?你如果說無法解決,可明明用上面的方法就可以解決啊。我們總不能好用的時候就用,不好用就直接說它不合理吧!

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