证明周长相等正方形面积最大(证明周长相等的长方形和正方形谁的面积大)



1、证明周长相等正方形面积最大

正方形是一种周长相等的规则四边形,而同周长正方形的面积最大,这一有着简单的几何证明:

对于给定的周长 P,正方形的边长为 P/4。

正方形的面积为边长的平方,即 A = (P/4)2。

对于其他周长相等的四边形,它们的边长和不等于 P/4,因此面积也就不等于 (P/4)2。

为了说明这一点,考虑一个周长为 P 的矩形,其长宽之和为 P/2。假设长边为 x,宽边为 y,则有:

x + y = P/2

x - y ≠ 0

矩形的面积为 x y,代入第一个方程,可得:

A = (P/2 - y) y

= (P/2)y - y2

为了找到矩形的最大面积,对其面积关于 y 求导:

dA/dy = (P/2) - 2y

= 0 when y = P/4

这表明当矩形的长宽相等时,即成为正方形时,矩形的面积最大。

因此,当周长相等时,正方形的面积最大。这是由于正方形的形状均匀,没有凸出或凹陷的部分,导致面积最大化。

2、证明周长相等的长方形和正方形谁的面积大

长方形和正方形都是常见的平面几何图形,它们具有不同的形状和面积计算公式。为了证明周长相等的长方形和正方形谁的面积大,我们需要进行以下计算和比较:

周长公式:

长方形:P = 2(长 + 宽)

正方形:P = 4a(其中a为边长)

面积公式:

长方形:A = 长 × 宽

正方形:A = a2

计算并比较:

假设长方形和正方形具有相同的周长P,那么我们可以得到以下方程组:

2(长 + 宽) = 4a

4a = P

整理方程组,得到:

长 + 宽 = 2a

a = P/4

将a的值代入长方形的面积公式中,得到:

A = 长 × 宽 = (2a - 宽) × 宽 = 2a2 - 宽2

将a的值代入正方形的面积公式中,得到:

A = a2 = (P/4)2 = P2/16

比较面积:

P2/16 - 2a2 = P2/16 - 2(P/4)2 = P2/16 - P2/8 = 0

因此,当周长相等时,长方形和正方形的面积相等。

3、证明在周长相等的矩形中正方形的面积最大

周长相等矩形的面积之最

在周长相等的矩形中,哪一个矩形的面积最大?答案很简单:正方形。

证明如下:设周长为2P,正方形的边长为x,则非正方形矩形的长和宽分别为x + y和x - y。根据周长公式,有:

2P = 2(x + y) + 2(x - y)

? P = 2x

求出矩形的面积:

```

正方形:S = x^2

非正方形:S = (x + y)(x - y) = x^2 - y^2

```

从上式可看出,当y = 0时,即正方形时,S最大。也就是说,在周长相等的矩形中,正方形的面积最大。

几何上,我们可以这样理解:正方形的四个边长相等,因此其面积比任何其他矩形更大。这是因为,在周长相等的条件下,非正方形的矩形必然有一边长大于另一边,这会导致面积的减少。只有当矩形成为正方形时,面积才能达到最大。

因此,我们可以得出在周长相等的矩形中,正方形的面积最大。这个在工程学、建筑学等领域有着广泛的应用,在设计和制造中,正方形的形状往往是最优选择。

4、证明周长相同的矩形中以正方形的面积最大

周长相同的矩形中,以正方形的面积最大。

证明:设周长为 2P,则矩形的长和宽为 x 和 y。根据周长公式,有:

```

2(x + y) = 2P

```

整理得:

```

x + y = P

```

矩形的面积为:

```

A = xy

```

将 x + y 代入面积公式,得:

```

A = (P - x)x = P x - x^2

```

对面积 A 关于 x 求导,得:

```

dA/dx = P - 2x

```

令 dA/dx = 0,求极值点:

```

P - 2x = 0

```

```

x = P/2

```

将 x = P/2 代回 x + y = P,得:

```

y = P/2

```

因此,当矩形是正方形时,即 x = y = P/2,面积最大。

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