面對棘手的數學難題,換個路線,簡直是從獨木橋換到陽關大道

有些數學難題,如果按照習慣的路線去做,會非常棘手,甚至無法完成。而簡簡單單地換一條路線後,在沒有做任何方法和思路的更改條件下,題目的難度就大大降低,很容易就計算出答案。

例如,圖1這道題,題目並不難,許多人也可以憑自覺猜出正確答案,但是,要給出一個合理的證明,許多人就做不到了:

面對棘手的數學難題,換個路線,簡直是從獨木橋換到陽關大道

圖1:題目內容

面對△ABC這樣的圖形,絕大多數人的直覺是以BC為底來計算面積。按照這樣的思路,我們可能需要設定B的x、y座標,C的x、y座標,共4個未知數來分析面積的變化規律。這幾乎是無法完成的。

實際上,我們還是應該如圖2所示,以AB邊為底來計算三角形的面積。

面對棘手的數學難題,換個路線,簡直是從獨木橋換到陽關大道

圖2:以AB邊為底進行計算

說到這裡,不少人可能會疑惑了:以AB為底,不也一樣要設定B的x、y座標,C的x、y座標,共4個未知數嗎?然而,這是不需要的。我們可以把AB、AC邊投影到與大正方形邊線平行的位置上,我們可以證明三角形ABC的面積也等於A’B與C‘D乘積的一半,並且我們也可以很容易發現A’B與C‘D都小於等於2,這樣三角形ABC面積的最大值就很容易計算了。

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圖3:計算面積最大值

可能有人還會有疑問:A'B與C’D的最大值可以同時發生嗎?答案是肯定的,如圖4紅色區域所示,當B點、C點分別位於正方形外框中與A點水平平齊和垂直對齊的格點上時,A‘B和C’D就同時達到最大值了。

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圖4:面積最大時B、C的位置

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