我想折一千只纸鹤送给你

2019-09-03 09:55盒饭君
课堂内外(初中版) 2019年8期
关键词:圆规七巧板直尺

盒饭君

人天生爱玩。从线上的网游到线下的桌游,以及组队玩的密室逃脱和撕名牌……在古代就没有那么多可玩的,无非是七巧板、华容道、投壶、跋鞠……细数下来,好像不过尔尔。后来,人们发现很多8常的游戏里,却蕴含著更丰富的意义。

★七巧板可以拼多少图形?

宋朝人爱吃,会玩儿,三五好友常常聚在一起,吃吃喝喝侃大山。

宋伯思很爱交朋友。一日客人来得比较多,吃饭时间到了,他却一点不慌张,丝毫不担心自己的桌子坐不下那么多客人。他叫来仆人,把看似正方形的八仙桌拆开,组成了一个长方形桌子。在场的人,无不为之惊讶。

这便是七巧板的由来。宋伯思拼的桌子,和现在的七巧板还不一样,几乎全是长方形。他根据自己的研究,写了《燕几图》,说自己拼出了六十八种组合形式。不管家里来多少客人,他都有办法应付。

后来明代严激受他的启发,重新做了一个版本,打破了宋伯思全是长方形的形式,加入了等腰梯形、直角梯形和三角形,件数多达十三件,拼出的样式多达百余种。什么正方形、长方形,以及各种动物图案都不在话下。很快,七巧板就成了文人之间玩耍的一种桌游。

人们刚开始拿七巧板拼各种图案,拼花花草草,拼人,拼动物,拼各种故事场景,后来渐渐留意到它的数学意义,那些三角形、正方形、平行四边形,能且只能拼出十三种凸多边形。还可以拼出一些具有视觉欺骗性的悖论图形,明明这样拼是完整的,换个拼法却少了一块。

★没什么是折纸不能解决的

现在安徽博物院里还馆藏了一个清朝时文人玩耍的象牙七巧板。大象那么可爱,怎么可以伤害大象呢?所以,人们开始用纸折七巧板玩。

你以为折纸只能折五角星、千纸鹤吗?Nonono!它还能解决古希腊三大数学难题。

在古希腊,人们把直尺和圆规当作最神圣的数学工具。数学家梅内克缪斯曾建议把制作抛物线的制图仪,也和直尺圆规一样列入合法的作图工具,柏拉图把他给骂了一顿:“怎么能用陋俗工匠制造的仪器来作图呢?那简直是在侮辱几何学。

但直尺和圆规很难解决任意角三等分问题、倍立方问题(把立方体等比例变大),以及画一个正方形让它和圆的面积一样大的问题。而折纸就解决了其中两个——三等分角和倍立方。

不仅如此,美国折纸大师罗伯特·朗还通过折纸解决了太阳能电池板的折叠问题。原本在NASA工作的他是个物理学家,哪怕做到这样高端的职业,他仍记得小时候折纸的快乐。辞职后,他在家里玩起了折纸。一天,他被NASA叫去了实验室,说,太阳能电池板太大,没办法运上太空。想请他帮忙找到解决方案。他拿出折纸的经验,轻松地把太阳能电池板折叠了起来,丝毫不影响它到太空后伸展开来。

渐渐地,折纸也成为了一门学问——折纸几何学。在你玩儿折纸游戏的时候,说不定已经在悄悄向数学家靠近了。

罗伯特·朗的TreeMake

罗伯特·朗太爱折纸了。他还根据自己的数学知识和折纸经验,开发了用于复杂设计的计算机折纸程序——TreeMake,这个程序可以根据罗伯特·朗编写的规则,生成你想要的作品的折痕,还会告诉你正确的折叠顺序。他靠着自己的折纸技能和TreeMake,无需借助外力,就能折出从前没有的形状。现在他已经做出近500个全新的折纸模型。

七巧板游戏

西方将七巧板、九连环、华容道、鲁班锁、四喜人等古老的中国玩具统称为“中国的难题”,它们涉及数学中的几何学、拓扑学、运筹学和图论等学科。在古代,七巧板是文人雅士之间的游戏。七巧板不仅可以培养数学思维,还可以用多副七巧板拼出各种故事。图中的画面,即是用七巧板拼出的成语故事——守株待兔。

七巧板的凸多边形拼法

清朝的时候,有本书叫《七巧图合璧》,是目前发现最早专门介绍七巧板的著作。有家游戏公司制作了名为Tangram2000的游戏,里面收纳了1426种七巧板图案。七巧板可以拼出如此多图案,但可以拼出的凸多边形却不多。浙江大学学者王富纯在《美国数学月刊》上发表文章,证明七巧板能且只能拼出13种凸多边形。

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