برای پیدا کردن طول و عرض مستطیلی که محیط آن ۲۰ سانتیمتر است و مساحت آن بیشترین مقدار را داشته باشد، میتوانیم از اطلاعات موجود استفاده کنیم.
1. **فرمول محیط مستطیل:**
محیط مستطیل برابر است با:
\[
P = 2 \times (L + W)
\]
که در آن \(L\) طول و \(W\) عرض است.
از آنجا که \(P = 20\) سانتیمتر، میتوانیم بنویسیم:
\[
2 \times (L + W) = 20
\]
با تقسیم هر دو طرف معادله بر ۲ داریم:
\[
L + W = 10
\]
2. **مساحت مستطیل:**
مساحت مستطیل برابر با:
\[
A = L \times W
\]
3. **جایگزینی عرض:**
حال، میتوانیم \(W\) را از معادله \(L + W = 10\) پیدا کنیم:
\[
W = 10 - L
\]
حال این را در فرمول مساحت قرار میدهیم:
\[
A = L \times (10 - L) = 10L - L^2
\]
4. **یافتن بیشینه:**
مساحت به صورت یک معادله درجه دوم \(A = -L^2 + 10L\) میباشد، که نمودار آن یک سهمی معکوس (بالا به پایین) است. برای پیدا کردن حداکثر مساحت، میتوانیم از فرمول \(L = -\frac{b}{2a}\) استفاده کنیم. در اینجا \(a = -1\) و \(b = 10\) هستند:
\[
L = -\frac{10}{2 \times -1} = 5
\]
5. **محاسبه عرض:**
حال که \(L = 5\) داریم، میتوانیم \(W\) را نیز محاسبه کنیم:
\[
W = 10 - L = 10 - 5 = 5
\]
از آنجا که طول و عرض هر دو عدد طبیعی هستند، بهترین و صحیحترین انتخاب برای طول و عرض مستطیل ۵ سانتیمتر است.
بنابراین، طول و عرض مستطیل که موجب بیشترین مساحت میشود، هر دو ۵ سانتیمتر هستند و مساحت این مستطیل برابر است با:
\[
A = 5 \times 5 = 25 \text{ سانتیمتر مربع}
\]