∫π每天一道数学题

窗户面积与地板面积的比

≤ 不等式基础版

一般认为,民用住宅的窗户面积必须小于地板面积,但窗户面积与地板面积的比应不小于 10%, 而且这个比值越大,采光效果越好。 (1)若一所公寓的窗户面积与地板面积的总和为 220 m2220\,\mathrm{m}^2,则这所公寓的窗户面积至少为多少平方米? (2)若同时增加相同的窗户面积和地板面积,公寓的采光效果是变好了还是变坏了?

解析

分析:设窗户面积为 ww,地板面积为 ff,采光比为 wf\dfrac{w}{f}。

(1)求窗户面积至少多少

由题意

w+f=220,wf≥10%w+f=220,\qquad \frac{w}{f}\ge 10\%

即 f=220−wf=220-w,代入

w220−w≥0.1\frac{w}{220-w}\ge 0.1

解不等式(注意 220−w>0220-w>0):

w≥0.1(220−w)w\ge 0.1(220-w) w≥22−0.1ww\ge 22-0.1w 1.1w≥221.1w\ge 22 w≥20w\ge 20

所以窗户面积至少为 20 m220\text{ m}^2。

(2)同时增加相同面积,采光变好还是变坏

设两者都增加 kk(k>0k>0),新采光比为

w+kf+k−wf=f(w+k)−w(f+k)f(f+k)=fw+fk−wf−wkf(f+k)=k(f−w)f(f+k)\frac{w+k}{f+k}-\frac{w}{f} =\frac{f(w+k)-w(f+k)}{f(f+k)} =\frac{fw+fk-wf-wk}{f(f+k)} =\frac{k(f-w)}{f(f+k)}

因为窗户面积必须小于地板面积,即 w<fw<f,所以 f−w>0f-w>0,又 f>0,k>0,f+k>0f>0,k>0,f+k>0,故

k(f−w)f(f+k)>0\frac{k(f-w)}{f(f+k)}>0

即新的采光比变大。

答案

(1)窗户面积至少为 20 m220\text{ m}^2;

(2)采光效果变好。

直观理解:给分子分母同时加同一个正数,这个分数会变大(前提是原分数小于 1)。