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?
参加朝圣行列的农夫,这位 "发家致富者勤劳坚强,他一辈子用大车往自己的田里拖粪;他不怕 严寒酷暑,既俭朴又虔诚。"这 个朴实的汉子,为给同路人提问题而发窘要知道,难题对于他那简单的智力是不胜任的,但由于大家坚持,他就讲了一个平常与他聪明的邻人讨论过的题目。
"苏塞克斯这个地方,我到过那里,有一块土地上长着16棵 美丽的橡树,它们形成12行,每行四棵树。有一次某个学识渊博的人旅行到那里,他说,这16棵树可以形成15行,每行四棵树。你们说说,应当怎样栽种?
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?
曾经有这样一个故事,一名毕业于名牌大学数学系的学生,因为他是学校的佼佼者,所以十分傲慢;一位老者很看不惯就给他出了一道求容积的题,老者只是拿了一个灯泡,让他计算出灯泡的容积是多少。傲慢的学生拿着尺子算了好长时间,记了好多数据,也没有算出来,只是列出了一个复杂的算式来。而老者只是把灯泡中注满了水,然后用量筒量出了水的体积,很简单就算出了灯泡的容积。
现在如果你手中只有一把直尺和一只啤酒瓶子,而且这只啤酒瓶子的下面2/3是规则的圆柱体,只有上面1/3不是规则的圆锥体。以上面的事例做参考,你怎样才能求出它的容积呢?
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