这原本是一个小学数学问题,但中间要用到中学的知识,所以老黄把它归入中学数学问题。在这个问题中,你将会见证一个圆柱体的神秘消失。真的有这么神奇吗?

长方体圆柱体最大值问题(奇妙的数学问题)(1)

问题从一道小学数学判断题开始。一个圆柱表面积是20cm^2,体积是20cm^3,我们能说这个圆柱的表面积和体积相等吗?答案自然是不行的。

那么一个圆柱的表面积和体积都是20,我们能说这个圆柱的表面积和体积相等吗?答案仍然是否定的。因为表面积是20个平方单位,而体积是20个立方单位。

如果我们知道圆柱的表面积和体积都是64π,你能求出圆柱的底面半径和高吗?

我们可以记底面半径为r, 高为h,那么2r(r h)=64, r^2h=64. 这是两个二元一次方程,如果不联立方程组,是不可以求出来的。因此我们不得不运用表面积和体积的量相等,列等式,得到2r(r h)=r^2h, 从而有2r 2h=rh,因此r=2h/(h-2), 代入体积公式,就有h^3/(h-2)^2=16,从而解得:h=4, r=4.

这说明,虽然表面积和体积没有等量关系,但是它们的数量相等这个关系,有时候却可以用来辅助解决一些问题。

不知道大家有没有发现,当圆柱的表面积和体积在数量上相等时,上面推出了底面半径和高的一个关系式,就是r=2h/(h-2)。从这个关系式中,您能读到什么信息吗?

不难发现,当h<=2时,r没有意义。那么问题就严重了,不知道大家有没有意识到。当h=4cm时,若圆柱的表面积和体积在数量上相等,我们可以求得r=2h/(h-2)=4cm, 从而求得圆柱的表面积是64cm^2,体积是64cm^3。这个圆柱是真真实实存在的。

但如果h=0.4dm呢?您会发现, r=2h/(h-2)=-0.5dm,没有意义。这是怎么回事?别忘了,h=0.4dm=4cm。上面我们刚刚证明符合条件的圆柱是真真实实存在的哦,怎么这回却消失不见了呢?

聪明的你知道这个消失的圆柱去哪了吗?肯定有人会说,表面积本来就不能等于体积,一开始列式就是错误的,所以根本不存在圆柱消失的问题。这样的话上面我们在联立方程求高和半径的方法也就不成立。那又该如何解决上面的问题呢?你如果说无法解决,可明明用上面的方法就可以解决啊。我们总不能好用的时候就用,不好用就直接说它不合理吧!

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