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第3题

一个长方体形状的盒子恰好可以被棱长为 11 的正方体完全填满。如果将体积为 22 的正方体尽可能多地放入盒子中(各边分别与盒子的边平行),则这些正方体恰好占据盒子体积的 40%40\%。求所有这类盒子可能的尺寸。
第 5/6 步:确定第二条边
通俗地说

将第 3 步中收缩上界的思路再应用一次,这次处理的是两个比值之积等于 5/25/2,而不是三个比值之积等于 55;论证可以自然地递归到一个更小的子问题。

by⋅cz=52,b=5, by=53\frac by\cdot\frac cz=\frac52,\qquad b=5,\ \frac by=\frac53
详细分析

由第 4 步,(b/y)(c/z)=5/2(b/y)(c/z)=5/2;又因为 b/y≥c/zb/y\ge c/z,所以 b/y≥5/2b/y\ge\sqrt{5/2}。若 b=2b=2,则 c/z=5/4<23c/z=5/4<\sqrt[3]2,这与 c/z>23c/z>\sqrt[3]2 矛盾;若 b≥6b\ge6,则 y≥5y\ge5,且 b/y<23(1+1/5)<5/2b/y<\sqrt[3]2(1+1/5)<\sqrt{5/2},也产生矛盾(因为 22⋅56<(5/2)3⋅462^2\cdot5^6<(5/2)^3\cdot4^6,即 2⋅(5/4)6<53/232\cdot(5/4)^6<5^3/2^3,而 53<275^3<2^7)。检验 b=3,4b=3,4 时,比值 3/2,4/33/2,4/3 都小于 5/2\sqrt{5/2};只有 b=5b=5 可行,此时 y=3y=3,且 b/y=5/3≥5/2b/y=5/3\ge\sqrt{5/2}。