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现有A、B、C、D四个长方体容器,A、B的底面积为a2,高分别为a和b,C、D的底面积均为b2,高分别为a和b(其中a≠b).现规定一种游戏规则:每人一次从四个容器中取两个,盛水多者为胜,问先取者有没有必胜的方案?若有的话有几种?

答案

解:依题意可知A、B、C、D四个容器的容积分别为a3,a2b,ab2,b3.按照游戏规则,先取者试用三种不同的取法:①取A、B;②取A、C;③取A、D.问题的实质是比较容积两两和的大小.

①若先取A、B,则后取者只能取C、D.

∵(a3+a2b)-(ab2+b3)

=a2(a+b)-b2(a+b)

=(a-b)(a+b)2,

    显然(a+b)2>0,而a与b的大小不确定,

∴(a-b)(a+b)2的正负不能确定,

    即a3+a2b与ab2+b3的大小不定,这种取法无必胜的把握.

②若先取A、C,则后取者只能是B、D.

∵(a3+ab2)-(a2b+b3)

=a(a2+b2)-b(a2+b2)=(a-b)(a2+b2),

∴类似于①的分析知,这种取法也无必胜的把握.

③若先取A、D,则后取者只能是B、C.

∵(a3+b3)-(a2b+ab2)=(a+b)(a2-ab+b2)-ab(a+b)=(a+b)(a2-2ab+b2)=(a+b)(a-b)2,

    又a≠b,a>0,b>0,∴(a+b)(a-b)2>0,

    即a3+b3>a2b+ab2.

    故先取A、D是唯一必胜的方案.

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