從邊長為 10 釐米的正方形紙片四個角上分別剪去相同大小的正方形,如何確定剪去的正方形的邊長,才能使折成的無蓋長方體的體積最大?


已知

正方形紙片的邊長 $= 10 cm$。

從正方形紙片的四個角上剪去四個相同的正方形。

求解

我們需要找到剪去的正方形的邊長,使得由紙片折成的長方體的體積最大。

解: 

設剪去的正方形的邊長為 'x' cm。

剪去正方形後,剩餘正方形紙片的邊長 $=10 - x - x = 10 - 2x $。 

  

根據圖形,

長方體的長  $= 10 - 2x $

長方體的寬  $= 10 - 2x $

長方體的高  $= x $

我們需要找到 'x' 的值,使得長方體的體積最大。

長方體的體積 $= 長 \times 寬 \times 高 $

長方體的體積 $= (10 - 2x) \times (10 - 2x) \times x $

要從給定的紙片上折成長方體,我們可以剪去邊長為

1 cm、2 cm、3 cm、4 cm 的正方形。

當 $x = 1$ 時

長方體的體積 $= (10 - 2(1)) \times (10 - 2(1)) \times 1 $

                                 $ = (10 - 2) \times (10 - 2) \times 1 $

                                  $= 8 \times 8 \times 1 $

 長方體的體積 $= 64 cm^3$。

當 $x = 2$ 時

長方體的體積 $= (10 - 2(2)) \times (10 - 2(2)) \times 2 $

                                 $ = (10 - 4) \times (10 - 4) \times 2 $

                                  $= 6 \times 6 \times 2 $

 長方體的體積 $= 72 cm^3$。

當 $x = 3$ 時

長方體的體積 $= (10 - 2(3)) \times (10 - 2(30)) \times 3 $

                                 $ = (10 - 6) \times (10 - 6) \times 3 $

                                  $= 4 \times 4 \times 3 $

 長方體的體積 $= 48 cm^3$。

當 $x = 4$ 時

長方體的體積 $= (10 - 2(4)) \times (10 - 2(4)) \times 4 $

                                 $ = (10 - 8) \times (10 - 8) \times 4 $

                                  $= 2 \times 2  \times 4 $

 長方體的體積 $= 16 cm^3$。

因此,當 $x = 2$ 時,長方體的體積 $= 72 cm^3$。這是最大體積。

所以,**為了獲得長方體的最大體積,剪去的正方形的邊長應為 2 cm。**

更新於: 2022 年 10 月 10 日

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