2、最值规律。
【积最大的规律】
(1)多个数的和一定(为一个不变的常数),当这几个数均相等时,它们的积最大。用字母表示,就是。
如果a1+a2+…+an=b(b为一常数),那么,当a1=a2=…=an时,a1×a2×…×an有最大值。
例如,a1+a2=10,1+9=10→1×9=9;
由上可见,当a1、a2两数的差越小时,它们的积就越大;只有当它们的差为0,即a1=a2时,它们的积就会变得最大。
三个或三个以上的数也是一样的。由于篇幅所限,在此不一一举例。
由“积最大规律”,可以推出以下的结论:
结论1 所有周长相等的n边形,以正n边形(各角相等,各边也相等的n边形)的面积为最大。
例如,当n=4时,周长相等的所有四边形中,以正方形的面积为最大。
例题:用长为24厘米的铁丝,围成一个长方形,长宽如何分配时,它的面积为最大?
解设长为a厘米,宽为b厘米,依题意得。
(a+b)×2=24
即 a+b=12
由积最大规律,得a=b=6(厘米)时,面积最大为。
6×6=36(平方厘米)。
(注:正方形是特殊的矩形,即特殊的长方形。)
结论2 在三度(长、宽、高)的和一定的长方体中,以正方体的体积为最大。
例题:用12米长的铁丝焊接成一个长方体,长、宽、高如何分配,它的体积才会最大?
解设长方体的长为a米,宽为b米,高为c米,依题意得。
(a+b+c)×4=12
即a+b+c=3
由积最大规律,得a=b=c=1(米)时,长方体体积为最大。最大体积为。
1×1×1=1(立方米)。
(2)将给定的自然数n,分拆成若干个(不定)的自然数的和,只有当这些自然数全是2或3,并且2至多为两个时,这些自然数的积最大。
例如,将自然数8拆成若干个自然数的和,要使这些自然数的乘积为最大。怎么办呢?
我们可将各种拆法详述如下:
分拆成8个数,则只能是8个“1”,其积为1。
分拆成7个数,则只能是6个“1”,1个“2”,其积为2。
分拆成6个数,可得两组数:(1,1,1,1,1,3);(1,1,1,1,2,2)。它们的积分别是3和4。
分拆成5个数,可得三组数:(1,1,1,1,4);(1,1,1,2,3);(1,1,2,2,2)。它们的积分别为4,6,8。
分拆成4个数,可得5组数:(1,1,1,5);(1,1,2,4);(1,1,3,3);(1,2,2,3);(2,2,2,2)。它们的积分别为5,8,9,12,16。
分拆成3个数,可得5组数:(1,1,6);(1,2,5);(1,3,4);(2,2,4);(2,3,3)。它们的积分别为6,10,12,16,18。
分拆成2个数,可得4组数:(1,7);(2,6);(3,5);(4,4)。它们的积分别为7,12,15,16。
分拆成一个数,就是这个8。
从上面可以看出,积最大的是。
可见,它符合上面所述规律。
用同样的方法,将分拆成若干个自然数的和,可发现。
6=3+3时,其积3×3=9为最大;
7=3+2+2时,其积3×2×2=12为最大;
14=3+3+3+3+2时,其积3×3×3×3×2=162为最大;
由这些例子可知,上面所述的规律是正确的。
【和最小的规律】几个数的积一定,当这几个数相等时,它们的和相等。用字母表达,就是如果a1×a2×…×an=c(c为常数),那么,当a1=a2=…=an时,a1+a2+…+an有最小值。
例如,a1×a2=9,1×9=9→1+9=10;
由上述各式可见,当两数差越小时,它们的和也就越小;当两数差为0时,它们的和为最小。
例题:用铁丝围成一个面积为16平方分米的长方形,如何下料,材料最省?
解设长方形长为a分米,宽为b分米,依题意得a×b=16。
要使材料最省,则长方形周长应最小,即a+b要最小。根据“和最小规律”,取。
a=b=4(分米)
时,即用16分米长的铁丝围成一个正方形,所用的材料为最省。
推论由“和最小规律”可以推出:在所有面积相等的封闭图形中,以圆的周长为最小。
例如,面积均为4平方分米的正方形和圆,正方形的周长为8分米;而。
的周长小于正方形的周长。
【面积变化规律】在周长一定的正多边形中,边数越多,面积越大。
为0.433×6=2.598(平方分米)。
方形的面积。
推论由这一面积变化规律,可以推出下面的结论:
在周长一定的所有封闭图形中,以圆的面积为最大。
例如,周长为4分米的正方形面积为1平方分米;而周长为4分米的圆,于和它周长相等的正方形面积。
【体积变化规律】在表面积一定的正多面体(各面为正n边形,各面角和各二面角相等的多面体)中,面数越多,体积越大。
例如,表面积为8平方厘米的正四面体s—abc(如图1.30),它每一个面均为正三角形,每个三角形面积为2平方厘米,它的体积约是1.1697立方厘米。而表面积为8平方厘米。
长约为1.1546厘米,体积约为1.539立方厘米。显然,正方体体积大于正四面体体积。
推论由这一体积变化规律,可推出如下结论:
在表面积相等的所有封闭体中,以球的体积为最大。
例如,表面积为8平方厘米的正四面体,体积约为1.1697立方米;表面积为8平方厘米的正六面体(正方体),体积约为1.539立方厘米;而表面积是8平方厘米的球,体积却约有2.
128立方厘米。可见上面的结论是正确的。
【排序不等式】 对于两个有序数组:
a1≤a2≤…≤an 及b1≤b2≤…≤bn,则a1b1+a2b2+……anb抇n(同序)
t≥a1b抇1+a2b抇2+……anb抇n(乱序)≥a1b
n+a2bn-1+……a>nb1(倒序)(其中b抇1、b抇2、……b抇n
为b1、b2、……bn的任意一种排列(顺序、倒序排列在外),当且仅当a1=a2=…=an,或b1=b2=…=bn时,式中等号成立。)由这一不等式可知,同序积之和为最大,倒序积之和为最小。例题:
设有10个人各拿一只水桶,同时到一个水龙头下接水。水龙头注满第。
一、第二、……九、十个人的桶,分别需要分钟。问:如何安排这10个人的排队顺序,可使每个人所费时间的总和尽可能少?这个总费时至少是多少分钟?
解设每人水桶注满时间的一个有序数组为:1,2,3,……9,10。
打水时,等候的人数为第二个有序数组,等候时间最长的人数排前,这样组成。
根据排序不等式,最小积的和为倒序,即。
=220(分钟)
其排队顺序应为:根据注满一桶水所需时间的多少,按从少到多的排法。
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