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第3問

直方体の形をした箱は、辺の長さ 11 の立方体で完全に埋め尽くすことができる。この箱に、体積 22 の立方体を、辺を箱の辺に平行にして、可能な限り多く詰めると、箱の体積のちょうど 40%40\% が占められる。このような箱の寸法として可能なものをすべて求めよ。
ステップ 3/6: 各比 a/xa/x を評価する
ざっくり言うと

xx が大きくなるにつれて、上界 23(1+1/x)\sqrt[3]2(1+1/x) は 23\sqrt[3]2 自身にますます近づく。そのため、辺が大きいとその比は 23\sqrt[3]2 に非常に近くなり、どれか1つの辺が小さいままでない限り、3つの比の積が 55 に達する余地はほとんどなくなる。

23<ax<23(1+1x)\sqrt[3]2 < \frac ax < \sqrt[3]2\left(1+\frac1x\right)
詳しい解説

床関数の定義より x<a/23<x+1x < a/\sqrt[3]2 < x+1 である。これを整理すると 23<a/x<23 (1+1/x)\sqrt[3]2 < a/x < \sqrt[3]2\,(1+1/x) となる。b/yb/y と c/zc/z についても同じ評価が成り立つ。