劉金龍
數(shù)學不僅是加減乘除,其中更蘊藏著無窮的樂趣。瞧,大家在認真地玩著七巧板,重組出了各種各樣的圖案,車子、輪船、魚兒……這些圖案的面積都是相等的,因為同一個七巧板的面積是固定的。
不過,有些圖形裁剪后重組卻沒法得到相等面積的圖形。真是不可思議!
一塊地毯,不見了
蘿拉在小鎮(zhèn)上開了一家裁縫店。沒有人知道她從哪里來,但所有人都知道她有一雙巧手,只要你能想到的東西,她都能做出來。有一天,一件奇怪的事情發(fā)生了……
“叮咚”,瑪麗太太抱著地毯推開了裁縫店的門,她想請?zhí)}拉幫忙將地毯裁剪成幾塊。
蘿拉鋪開地毯,按照瑪麗太太的要求將地毯進行了裁剪,分成了這樣的5塊:
“謝謝你,蘿拉!你的手真巧!”瑪麗太太滿意地道謝。
可沒過多久,瑪麗太太抱著5塊地毯返回來了。
“蘿拉,不好了!不好了!我的地毯少了一塊!”瑪麗太太著急地說道。
蘿拉和瑪麗太太把那5塊地毯重新一拼,果然出現(xiàn)了一個空洞。
盯著那個空洞,蘿拉陷入了沉思:奇怪,明明是嚴格按照瑪麗太太的要求裁剪的,怎么會憑空消失一塊地毯呢?
瑪麗太太更著急,自己是看著蘿拉裁剪的,中途沒有出任何差錯,當時自己還很滿意,可回到家卻發(fā)現(xiàn)莫名其妙地少了一塊。這是怎么回事呢?
會不會是裁剪時,蘿拉不小心給裁掉了或者蘿拉把那塊地毯藏起來了?
不對,不對!瑪麗太太是看著蘿拉裁剪的,蘿拉不可能裁掉或藏起來。并且瑪麗太太的裁剪要求也不高,憑蘿拉的手藝,她不可能失誤。
蘿拉和瑪麗太太一起想啊想……突然,蘿拉靈機一動,想到了一個辦法:“瑪麗太太,我們先按原樣把地毯拼回去?!?/p>
于是,蘿拉和瑪麗太太將裁剪了的地毯按最初的位置組合回去。神奇的是,丟失的那塊地毯回來了!
瑪麗太太看著完整的地毯,驚呼道:“天哪,這太讓人驚訝了!蘿拉,你是我見過的最出色的裁縫!”
真相大白
事實上,地毯根本就沒有丟失,那個空洞是我們在重組時人為制造出來的。仔細看,你會發(fā)現(xiàn)瑪麗太太重組后的地毯并不是一個正方形。
我們可以假定小正方形的邊長為a,那么最初的地毯邊長為7a。因為△ADE和△ABC相似(內(nèi)角都相等),所以兩個三角形的對應邊成比例,有=,已知AB=7a,AD=4a,BC=2a,從而求得DE=a,EF=a。這樣一來,重組后地毯的高=a+2a=a≠7a。但由于只比原來長了a,肉眼很難看出來。也就是說,重組后的地毯其實是個長方形,減去原地毯面積= a×7a-7a×7a=a2,而這正是地毯上神秘“失蹤”的那塊。
把多余的“藏”起來
蘿拉幫瑪麗太太找回地毯后,蘿拉有魔法的消息就傳開了。大家紛紛慕名前來,請?zhí)}拉幫忙解決各種關于裁剪的難題。當然,其中也包括瑪麗太太。這不,她抱著地毯又來了。不過,這塊地毯是她新買的。她對家里的布置要求很高,買到的地毯不能讓她滿意,還好有蘿拉可以幫她裁剪。
瑪麗太太拿出地毯,說:“親愛的蘿拉,我想把這塊邊長為13分米的正方形地毯,改成21分米×8分米的長方形地毯。這樣的話,就得裁掉1平方分米的地毯??墒俏也恢酪玫裟睦锏?平方分米,我想只有你能幫我了?!?/p>
蘿拉接過地毯,仔細量了量后,便開始動手裁剪,只見她將地毯裁剪成了4塊。
“這么簡單?能行嗎?”瑪麗太太擔心地問道。
“放心好了,我一定讓您拿到您想要的地毯?!闭f完,蘿拉將地毯進行了重組,得到了這樣一塊長方形地毯——
“天哪,你是如何做到的?簡直太完美了!竟然將1平方分米大的一塊地毯‘藏起來了?!爆旣愄@訝極了。
這簡直太不可思議了!魔術都沒有這么精彩!從一個正方形變成一個長方形,一個是13×13=169(平方分米),一個是21×8=168(平方分米),蘿拉究竟是如何將那1平方分米隱藏起來的?她真的有魔法?
嚕嚕,你別一驚一乍的。蘿拉的手確實巧,但魔法嘛,肯定沒有。
真相大白
經(jīng)過一番仔細觀察,終于真相大白了。原來重組的長方形地毯的對角線上有微小的重疊,而這個微小的重疊正是減少的隱藏部分。蘿拉就是這樣將瑪麗太太的那1平方分米的地毯重疊在了長方形中,實現(xiàn)了完美的“隱藏”。你動手剪一剪、拼一拼,就能找到它了。
更有趣的是,4個長度數(shù)值5,8,13和21,是斐波那契數(shù)列里的4個連續(xù)項。這個重組說明了斐波那契數(shù)列的一個特性:數(shù)列當中任何一個數(shù)的平方都等于相鄰兩個數(shù)之積再加1或者減1,即tn2=tn-1×tn+1±1。其中,位于數(shù)列奇數(shù)位上的數(shù)(如2,5和13)的平方都比相鄰兩個數(shù)的乘積大1;相反,位于偶數(shù)位上的數(shù)(如3,8和21)的平方都比相鄰兩個數(shù)的乘積小1。知道這點,你就很容易預測一個特定的正方形變成長方形后,面積是增加了還是減少了一個平方面積單位。
多出一點兒的時候,是因為沿著重組的長方形的對角線處有一個菱形的小空隙;而少一點兒的時候,是因為沿著重組的長方形的對角線處有一個菱形的小重疊。