劉文
19世紀(jì)俄國文學(xué)巨匠列夫·托爾斯泰在《一個人需要很多土地嗎?》這本小冊子中敘述了這樣一個故事。
巴霍姆到草原去購買土地。賣地的酋長出了一個奇怪的地價:誰出1 000盧布,誰就可以得到土地,只要他在日出時從規(guī)定的地點出發(fā),在日落前返回原出發(fā)地,那么他所走過的線路圈起的土地就全部歸屬于他。但是,如果他在太陽落山前趕不回原出發(fā)地,那么走得再多也得不到半點土地,同時那1 000盧布也就算白花了。
巴霍姆覺得這個條件對自己有利,于是就付了1 000盧市,接受了這筆買賣。他決心拿出吃奶的勁兒,跑出最遠的路,獲得盡可能多的土地。
第二天,太陽剛剛從地平線升起,巴霍姆就趕忙在草原上大踏步向前走去。他走啊,走啊,走了足足有10公里,這才朝左拐彎;接著又走了很久,才再向左拐彎;然后他又走了2公里,這時,天色不早了,他也早已累得不行了,可是離清晨出發(fā)的地方還足有15公里,于是他不得不馬上改變方向,徑直朝出發(fā)地點拼命跑去。最后,巴霍姆總算在日落之前趕回了原地,但他卻絲毫未能撈到便宜。因為他勞累過度,跑到出發(fā)地點后,還未站穩(wěn),就兩腿一軟,口吐鮮血死了。
托爾斯泰寫這個故事,是為了諷刺有些人要財不要命的貪婪本性。
我們在讀這個故事時,不僅會對巴霍姆因貪心丟了自己的命而感嘆萬分,同時還會發(fā)現(xiàn),如果他多掌握一些數(shù)學(xué)知識,是可以少跑些路卻多圍一些土地的。
實際上,在這一天中,巴霍姆走過的路線如圖1所示,是一個梯形,他所走過的路程是這個梯形的周長。從圖1中可以看出,梯形ABCD的周長是:AB+BC+CD+DA。
由已知,AB=10公里,CD=2公里,DA=15公里。
在直角三角形ADE中,根據(jù)勾股定理,可求得直角邊DE的長。
由于BC=DE,DE==≈12.7(公里),因此巴霍姆一共走了10+12.7+2+15=39.7(公里)。
而梯形ABCD的面積是76.2平方公里。
我們可以知道,在平面上周長相等的n邊形中,正n邊形所圍的面積最大。比如,若四邊形ABCD不是梯形而是一個正方形,那么當(dāng)邊長是9公里時,其面積可達81平方公里,而這時它的周長只有36公里。也就是說,如果巴霍姆走過的線路可以圍成一個正方形,那么他起碼可以少走3.7公里,但卻多圍出4.8平方公里的土地。
實際上,在平面上一切等周長的封閉圖形中,圓所圍成的面積最大。
因此,如果巴霍姆所走的線路是一個以5公里為半徑的圓,那么,這個圓所圍的面積是78.5平方公里,而這個圓的周長只有31.4公里。也就是說,他少走8.3公里所圍出的地比他原來圍的地可以多出2.3平方公里。
如果巴霍姆走的線路是一個以6公里為半徑的圓,那么,這個圓的周長是37.7公里,面積是113.0平方公里。即巴霍姆可以少走2公里的路,但多得到36.8平方公里的士地。
巴霍姆如果多懂些數(shù)學(xué)知識,少一些貪婪,也許他能幸免一死吧?