数学学习乐园讨论与解答(71—80)
71.眼见为实 这是个老问题了!分陷阱是在13×5长方形的对角线部,其实它是一个非常细长的平行四边形,其面积为1平方单位.72.道...
71.眼见为实
这是个老问题了!分陷阱是在13×5长方形的对角线部,其实它是一个非常细长的平行四边形,其面积为1平方单位.
72.道路考察
A、C、E、G、H与I为奇数结点,因此与这些结点连接的道路中各有一条必须经过两次(参见第48题的讨论).为了使总里程数最小,应该选择AG、HC、与IE为重复经过的道路.有一种可能的路径为:
A→B→C→D→E→F→A→G→F→I→E→I→D→H→C→H→B→G→H→I→G→A
总里程为
(6×13)+(9×12)+(6×5)=216km
73.棋盘上的骨牌
答案是不可能!
假设骨牌一半涂黑色,一半涂白色,形成类似国际象棋棋盘的样子.去掉棋盘两个相对角落的方格,会使棋盘少了相同颜色的两个方格.在图示中,留下的是30个黑色方格与32个白色方格,因此无法用骨牌摆满整个棋盘.
74.双胞胎
知道了方法就很容易!
75.四色定理
许多人都会兴致勃勃地要找出无法只用4种颜色绘制的地图,有时自认为找到了,但后来又会有人只用4种颜色重新着色,而浇他一盆冷水.图示为如何只用4种颜色将地图着色的方法.
有趣的是,在环体(如救生圈)的表面,如果要将地图着色,则至少需要7种颜色.
76.五连形
如果你喜欢拼图,这个活动应该能使你有如鱼得水之感!下面的解答是由一位11岁的儿童发现的,他用几星期的时间,在练习簿上画满了各种不同的解答.你也可以试着用一组五连形拼成如5×5的正方形等其他形状.市面上也可以找到塑料或木制的五连形与六连形,不过如用彩色卡片纸自己做,效果是一样的.所有的五连形都可以自行嵌合.
下图所示为可组成开口盒子的五连形,画斜线部分为其底部.
请问你是否能将9个正方形排列组合成可以包含这12种五连形的形状?
77.六连形
35种不同的六连形见下页图.画斜线的是可以折成立方体的形状.值得注意的是,这里的六连形是以一种系统化的方式呈现的.首先是6个正方形排成一行;然后是5个正方形排成一行(有3种);接着是4个正方形排成一行,另外两个正方形再在这一行的上下方变换位置.以此类推.
其中偶数型的有11种,奇数型的有24种.
7×6的长方形有42格.假设把7×6的长方形像国际象棋棋盘一样涂上黑色与白色,则其中会有21格是黑色的.但是7种偶数型六连形的黑色方格总数是偶数,不可能等于21.
可以用类似的论证方法说明为何所有的35种六连形绝不可能嵌合在一起而形成长方形.因为这种长方形有35×6个正方形,故有35×3=105个黑色方格,是奇数个黑色方格.但是有11种偶数型六连形,故应有偶数个黑色方格,其他24种奇数型六连形的黑色方格数也是偶数.既然35种六连形所包含的黑色方格总数为偶数,所以不可能组成长方形.
78.建构立方体
另外两种半立方体形状如图1所示.
把2×2×2立方体分成两个部分的其他方法,是从2×2×2=8而来,也就是说,可以分成7+1、6+2、5+3或4+4等两个部分.4+4时的3种情况我们已经讨论过了,其他的情况则都只有一种分法,如图2~图4所示.
找出新形状的最好方法,就是用一些立方体实际动手拼拼看,即使用方糖也可以.
使用5个立方体所形成的形状可以称之为五方体(pen-tacube),共有29种.其中12种与五连形相同,等于是把一个个立方体放在五连形的正方形上.其他17种三维的形状如图5所示.
其中许多形状互成镜像,但无法互相嵌合.
分组竞赛,看谁能找出最多的形状.如使用彩色立方体,这个活动会变得更有趣.
此外,设计一套记录各种形状的方法也是很值得去做的事.图6是记录图5中第一种形状的例子.
79.半立方体
这个活动是前一个活动的延伸,虽然不限制使用单位立方体,但是要把一个立方体分成两个相等的部分并不容易.橡皮泥模型可能对你的研究会有所帮助.找到分解方法后,可以用彩色的卡片纸或木头做出模型.
80.制作多面体积木
刚开始剪下许多相同的形状时需要些耐心,但这一定是值得的.使用这些道具,能让你发现许许多多的立体形状,而且其中有不少是不用这些道具就想不到的.如果你能说服别人帮助做出三角形与正方形等等,那就更好了.这种方法的好处是,你并不需要买昂贵的材料,只要用一些包装盒即可.作者用的道具是10年前做的,直到现在还可以用.