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?
著名科学家劳伦斯到里斯镇作演讲,虽然绝大多数人根本听不懂劳伦斯讲的科学理论,可他们还是非常兴奋——能见到这样顶尖的科学家,听不懂又有什么关系呢?演讲最后,劳伦斯说道:“每个人都知道,科研需要购买大量的器材和实验用品,但由于政府财政上的困难,暂时没能给我们科研室足够的经费,我们的许多科研便因此停顿下来。这是非常可惜的!如果在座的不想看到这不利局面的话,请为我们的科研捐款吧!”此时,居民的情绪已经被调动到最高点,大家纷纷取出支票本,准备给“劳伦斯科研室”捐款。但威廉先生却觉得有点不对,从来没有听说著名的劳伦斯教授会自己到处游说拉赞助,何况还专程来到这样偏远的小镇!他思考了一下,抱起小孙女,悄悄对小孙女说了几句话,便高声说道:“劳伦斯先生,我的小孙女有个小学数学问题想请教你!”在居民的哄笑声中,小女孩用稚嫩的声音问道:“一家工厂4名工人每天工作4小时,每4天可以生产4架模型飞机,那么8名工人每天工作8小时,8天能生产几架模型飞机呢?”居民们的笑声更响了,大家都觉得这个问题不但简单,而且还有点弱智。劳伦斯微笑着回答:“所有条件都翻了一番,当然答案也翻一番了!是8架飞机,对不对?”居民们先是一愣,然后再次大笑起来。威廉先生站起来说道:“居民们,这是个冒充劳伦斯到处行骗的冒牌货,大家不要上当啊!”顿时,台上的“劳伦斯”脸色发白,他想不到一道小学数学题目竟然揭穿了自己的本来面目!你能做出这道题吗?
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