神奇的“莫比烏斯圈”
數(shù)學(xué)史上曾流傳著這樣一道趣題:用一張寬3cm、長(zhǎng)30cm的白紙條,首尾粘連做成一個(gè)紙圈,然后在這個(gè)紙圈上涂顏色.只允許使用一種顏色,在紙圈的一個(gè)面涂抹,最后把整個(gè)紙圈全部涂成一種顏色,不留下一點(diǎn)空白.
對(duì)于這樣一個(gè)看似簡(jiǎn)單的問(wèn)題,幾百年來(lái),曾有許多科學(xué)家進(jìn)行認(rèn)真研究. 德國(guó)著名的數(shù)學(xué)家莫比烏斯就經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間思考、實(shí)驗(yàn),終于受田野里玉米葉子的啟發(fā),想出了解決方法:把紙條兒的一端扭轉(zhuǎn)180゜,再將兩端粘在一起,做成只有一個(gè)面、一條封閉曲線作邊界的紙圈.
紙圈做成后,莫比烏斯提了一只小甲蟲,放在上面讓它爬.結(jié)果,小甲蟲不翻越任何邊界而爬遍了圓圈的所有部分.莫比烏斯激動(dòng)地說(shuō):“公正的小甲蟲,你無(wú)可辯駁地證明這個(gè)紙圈只有一個(gè)面.”
這個(gè)極其簡(jiǎn)單而又奇妙的紙圈,震動(dòng)了整個(gè)科學(xué)界.后來(lái),人們把它叫作“莫比烏斯圈”.
分析:根據(jù)題意:用一張寬3cm、長(zhǎng)30cm的白紙條,首尾粘連做成一個(gè)紙圈,然后在這個(gè)紙圈上涂顏色.只允許使用一種顏色,在紙圈的一個(gè)面涂抹,最后把整個(gè)紙圈全部涂成一種顏色,不留下一點(diǎn)空白;再把紙條兒的一端扭轉(zhuǎn)180゜,再將兩端粘在一起,做成只有一個(gè)面、一條封閉曲線作邊界的紙圈;因?yàn),普通紙帶具有兩個(gè)面(即雙側(cè)曲面),一個(gè)正面,一個(gè)反面,兩個(gè)面可以涂成不同的顏色;而這樣的紙帶只有一個(gè)面(即單側(cè)曲面),一只小蟲可以爬遍整個(gè)曲面而不必跨過(guò)它的邊緣.
解答:解:用一張寬3cm、長(zhǎng)30cm的白紙條,首尾粘連做成一個(gè)紙圈,把它扭轉(zhuǎn)一圈后首尾相連,不要粘起來(lái),就會(huì)發(fā)現(xiàn)原來(lái)的一面與其反面相連;
所以這個(gè)紙圈只有一個(gè)面.
點(diǎn)評(píng):比烏斯帶能夠解決一些在平面上無(wú)法解決的問(wèn)題,比如:手套易位問(wèn)題.
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