在所有周长相等的长方形中,正方形拥有最大的面积;在所有周长相等的平面图形中,圆拥有最大的面积;在所有表面积相等的长方体中,正方体拥有最大的体积;在所有表面积相等的立体图形中,球拥有最大的体积。所有这类问题的答案都是越对称的图形越好吗? George Pólya 在 Mathematical Discovery 一书中的第 15 章里举了下面这个例子。
在给定圆周上选取四个点构成一个四边形,那么正方形的面积一定是最大的吗?答案是肯定的。只要有哪个点不在相邻两点之间的圆弧的中点处,我们都可以把它移动到这段圆弧的中点处,使得整个图形的面积变得更大。好了,我们现在的问题是,在球面上选取八个点构成一个顶点数为 8 的多面体,那么正方体一定是体积最大的吗?
颜色由RGB三原色组成,但人眼调色时只能比较亮度和色温,不能直接认知每个原色的高低。假设亮度等于(R+B)*G,色温等于(R-B)/G,现有一个标准色,你用作比对调节另一个颜色,每个原色有1到8个亮度等级,人眼可以感觉哪个亮度高低和色温高低,但不知道差了多少,另外当亮度和色温相等但实际3原色并不都相等时,你也能感觉出两个颜色不一样,但不确定哪里不一样。请问至少调多少次,才能保证调出一样的颜色?
有一个无限大的棋盘,棋盘左下角有一个大小为 n 的阶梯形区域,其中最左下角的那个格子里有一枚棋子,如左图所示。你每次可以把一枚棋子“分裂”成两枚棋子,分别放在原位置的上边一格和右边一格。你的目的是通过有限次的操作,让整个阶梯里不再有任何棋子。下图所示的是 n = 2 时的一种解法。我们的问题是:对于哪些 n ,这个游戏是有解的?
一个复原好的三阶魔方,现在假设按照某种既定的旋转规则一直转下去,比如横着转一下,在竖着转两下,然后再横着转一下,竖着转两下,一直持续下去,把这种旋转规则既定为A,我们知道在以A规则旋转后魔方前后六面的组合方式定然不同,但是要看A规则是怎样的了,比如也有可能执行N次A规则后魔方又复原,【比如竖着转魔方一边转4次魔方又复原了】,现在问题是如果正面拿着魔方一面,比如白色一面,一直持续的沿着顺时针的方向转一次白面的一边,那么到最后魔方会再次复原吗?
假设酒的酒精度在0.00到80.00度之间的某一固定值时为最佳,酒的酒精度越接近此值酒越好。某酒厂请来一位特级品酒师(当然是价格不菲),他每次会品3杯酒,然后排出3杯酒的好坏次序,如果其中两杯距离最佳值一样(比如一个高出1度,一个低出1度),则这两杯的相对次序随机排列。该大师会品3次(共 9杯),请问:
1.如何勾兑每杯酒的度数,才能使最终结果最接近最佳值?
2.如果比最佳值低1度则品质降M,比最佳值高1度则品质降N,且M=K*N,K如果=2,如何试?
3.K如果未知,如何试?
考虑一个传统的猜数游戏。 A 、 B 两名玩家事先约定一个正整数 N ,然后 A 在心里想一个不超过 N 的正整数 x , B 则需要通过向 A 提问来猜出 A 心里想的数。 B 的问题只有唯一的格式:先列出一些数,然后问 A “x 是否在这些数里”, A 则需要如实回答“是”或者“否”。显然, B 是保证能猜到 x 的,只需要依次询问“x 是否等于 1 ”,“x 是否等于 2 ”即可。由于 B 可以精心选出满足某种特征的所有数,询问 x 是否在这些数里,因而 B 还可以做得更好。例如当 N = 16 时, B 第一次可以问“x 是否小于等于 8 ”,或者等价地,“x 是否属于 {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8} ”;接下来,根据 A 的回复继续细问“x 是否小于等于 4 ”或者“x 是否小于等于 12 ”,以此类推。另一种方法则是询问“x 的二进制表达的第一位是否是 1”,“x 的二进制表达的第二位是否是 1”,以此类推,从而获得 x 的二进制表达的所有数位,便能推出 x 来。
现在,有意思的问题来了。假设 A 可以偶尔说谎(但保证不会连续说谎两次),那么 B 还能通过询问猜出 A 所想的数吗?如果愿意的话, B 可以询问任意多次。
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