1877年,法國考古學(xué)家薩爾澤,在巴格達東南發(fā)掘了美索不達米亞古城拉格什的遺址,發(fā)現(xiàn)A、B、C三座神廟之間的地下水道是按圖1的方式連通的.這引起了他的思考.原來,這樣的水道方案是為了節(jié)約,也就是說如圖1所示,在三點A、B、C之間鋪設(shè)連通的管道,才會使管道長度之和比較小.
這說明,早在四五千年前的蘇美爾人就知道了這樣一個道理:如圖2,在△ABC中,1/2(AB+BC+CA)<DA+DB+DC<AB+BC+CA.怎樣證明這個看似繁瑣的不等式呢?
可以先證明1/2(AB+BC+CA)<DA+DB+DC,再證明DA+DB+DC<AB+BC+CA.
證明1/2(AB+BC+CA)<DA+DB+DC很容易,因為AB<DA+DB,BC<DB+DC,CA<DC+DA,將三式兩邊分別相加,再兩邊都除以2即得.
證明DA+DB+DC<AB+BC+CA就稍困難一些,可先證出DB+DC<AB+AC,DC+DA<BC+BA,DA+DB<CA+CB,然后將三式兩邊分別相加,再兩邊都除以2即得.
現(xiàn)在介紹利用圖3證明DB+DC<AB+AC的一個方法.延長BD交AC于點E,在△ABE中,BE<AB+AE,即DB+DE<AB+AE,在△CDE中,DC<DE+EC,將這兩式兩邊分別相加得DB+DE+DC<AB+AE+DE+EC,即DB+DC<AB+AC.類似地,可以證明DC+DA<BC+BA,DA+DB<CA+CB.
以上解決了“什么時候管道較短”的問題,深入一步就是“什么時候管道最短”的問題,也就是在圖2中,點D在什么位置,DA+DB+DC最?。?640年,法國數(shù)學(xué)家費爾馬向意大利物理學(xué)家托里拆利提出了這個問題,托里拆利于1659年圓滿解答,他的結(jié)論是,“在圖2中,如果△ABC的每一個內(nèi)角都小于120°,則當(dāng)∠ADB=∠BDC=∠CDA=120°時,DA+DB+DC最?。蝗绻鰽BC有一個內(nèi)角等于或大于120°,則這個角的頂點就是D的位置.”
更進一步,就有“平面上有四個點、五個點以至更多的點,怎樣連通,線段和最???”目前,這還是一個世界難題.它的解答有著非常重大的意義,因為現(xiàn)代社會有太多太多的線路鋪設(shè)工程.
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