劉文
19世紀(jì)俄國(guó)文學(xué)巨匠列夫·托爾斯泰在《一個(gè)人需要很多土地嗎?》這本小冊(cè)子中敘述了這樣一個(gè)故事。
巴霍姆到草原去購(gòu)買土地。賣地的酋長(zhǎng)出了一個(gè)奇怪的地價(jià):誰(shuí)出1 000盧布,誰(shuí)就可以得到土地,只要他在日出時(shí)從規(guī)定的地點(diǎn)出發(fā),在日落前返回原出發(fā)地,那么他所走過(guò)的線路圈起的土地就全部歸屬于他。但是,如果他在太陽(yáng)落山前趕不回原出發(fā)地,那么走得再多也得不到半點(diǎn)土地,同時(shí)那1 000盧布也就算白花了。
巴霍姆覺(jué)得這個(gè)條件對(duì)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(yuǎn)的路,獲得盡可能多的土地。
第二天,太陽(yáng)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(shí),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(diǎn)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?yàn)樗麆诶圻^(guò)度,跑到出發(fā)地點(diǎn)后,還未站穩(wěn),就兩腿一軟,口吐鮮血死了。
托爾斯泰寫這個(gè)故事,是為了諷刺有些人要財(cái)不要命的貪婪本性。
我們?cè)谧x這個(gè)故事時(shí),不僅會(huì)對(duì)巴霍姆因貪心丟了自己的命而感嘆萬(wàn)分,同時(shí)還會(huì)發(fā)現(xiàn),如果他多掌握一些數(shù)學(xué)知識(shí),是可以少跑些路卻多圍一些土地的。
實(shí)際上,在這一天中,巴霍姆走過(guò)的路線如圖1所示,是一個(gè)梯形,他所走過(guò)的路程是這個(gè)梯形的周長(zhǎng)。從圖1中可以看出,梯形ABCD的周長(zhǎng)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(zhǎng)。
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(zhǎng)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(gè)正方形,那么當(dāng)邊長(zhǎng)是9公里時(shí),其面積可達(dá)81平方公里,而這時(shí)它的周長(zhǎng)只有36公里。也就是說(shuō),如果巴霍姆走過(guò)的線路可以圍成一個(gè)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(shí)際上,在平面上一切等周長(zhǎng)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(gè)以5公里為半徑的圓,那么,這個(gè)圓所圍的面積是78.5平方公里,而這個(gè)圓的周長(zhǎng)只有31.4公里。也就是說(shuō),他少走8.3公里所圍出的地比他原來(lái)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(gè)以6公里為半徑的圓,那么,這個(gè)圓的周長(zhǎng)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(shí),少一些貪婪,也許他能幸免一死吧?