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和相等差小积大是一个重要的数学规律。当两个数的和保持不变时,它们的差越小,乘积就越大。让我们通过具体例子来理解这个概念。比如5加5等于10,差为0,积为25。而4加6也等于10,但差为2,积只有24。可以看出,差越小,积越大。
现在我们从数学角度来证明这个定理。设两个数为a和b,它们的和为定值S。当差为d时,我们可以表示为a等于S加d除以2,b等于S减d除以2。计算它们的积,得到ab等于S的平方减去d的平方,再除以4。从这个公式可以看出,当d等于0时,积达到最大值。这形成了一个开口向下的抛物线关系。
从几何角度来理解,两个数的积等于以这两数为边长的矩形面积。在周长固定的情况下,当矩形越接近正方形时,也就是长宽差距越小时,面积就越大。让我们通过动画来观察这个变化过程。可以看到,当长宽相等时,矩形变成正方形,此时面积达到最大值。
和相等差小积大原理在实际生活中有广泛应用。最典型的是农田围栏问题:用固定长度的围栏围成矩形,如何使面积最大?还有商品定价策略等。让我们分析围栏问题:用100米围栏围矩形,不同的长宽组合会产生不同面积。40乘10得400,35乘15得525,30乘20得600,25乘25得625。可以看出,当围成正方形时面积最大,这正体现了差小积大的原理。
让我们总结和相等差小积大的核心要点。当两个数的和相等时,它们的差越小,积就越大;当两数相等时,积达到最大值。从几何角度看,这意味着正方形在所有同周长矩形中面积最大。这个原理是均值不等式的特殊情况,在优化问题中有广泛应用,也与二次函数的最值问题密切相关。它不仅是数学优化的基础工具,更是解决实际问题的重要方法,体现了数学思维的精髓。