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不断延伸的骨牌“跳台”

2014-10-23林革

学苑创造·C版 2014年11期
关键词:骨牌多米诺骨牌悬空

林革

多米诺骨牌是一项挑战智力、耐心和意志的益智游戏,许多张骨牌经过精心设计后挨个竖立,推倒第一张骨牌,其余骨牌发生连锁反应依次倒下,形成各种各样的图案或花纹。

现在,假设你的面前有一堆多米诺骨牌,请你做最简单的叠加,要求每两块之间要有一点错位,最终堆起一个倾斜度尽可能大的多米诺骨牌“跳台”(如图1)。很明显,类似于比萨斜塔,让骨牌“跳台”适当倾斜一定的角度而不至于倒下,是完全可以做到的。随着“跳台”高度的增加,“跳台”最上端的骨牌与最下面的骨牌之间错位距离会越来越大,叠加时需要越发小心翼翼,慢慢地一点一点错开,稍不留神,骨牌“跳台”就会土崩瓦解。

如果经过精心叠加后的骨牌“跳台”,最上面的那块在水平方向上与最底下的那块错开1块骨牌的距离,即相当于最上面一块骨牌已经完全悬空,这有可能吗?如果骨牌“跳台”最上面的那块和最底下的那块错开2块、4块、甚至10块……骨牌的距离,你觉得还有可能吗?

我们通过计算验证看看。

当两块骨牌叠加时,将上面那块骨牌伸出一半,而且它不会倒下,这是大家都能做到的。我们知道,上面那块骨牌的重心在它的正中间(图2中的虚线),而一旦这条线超过下面骨牌的边缘,“跳台”就会瓦解。

接着,加上第三块骨牌,把它放在最下端,距离合适就不会倒塌。上面两块骨牌的重心所在虚线,距离最底下骨牌一端的距离是[14]块骨牌的长度(如图3),这条虚线不超出最底下的骨牌,骨牌“跳台”就不会倒塌。

为了尽可能增大倾斜的角度,就需要尽可能多地在下面加入更多骨牌,要把握的仅仅是:确保上面骨牌的重心不会超出最底下骨牌的支撑范围即边缘。这样,骨牌跳台伸展的幅度将越来越大。

图4就是5块骨牌形成的跳台。从图中不难看出错位的规律,从上往下相邻两块骨牌间伸出的距离分别是[12,14,16,18]……块,稍加计算可知[12]+[14+16+18]=[2524]>1块,这表明此种情形下,“跳台”最上面的那块骨牌,已经超出最底下那块骨牌的边缘,成功悬空。

如果是6块、7块……骨牌形成的“跳台”,我们可以类推得出,“跳台”最上面那块骨牌与最底下那块骨牌相距[12+14+16+18+110],[12+14+][16+18+110+112]……块骨牌。理论上,这个叠加过程可以永远继续,那么最上面与最底下两张骨牌相隔的最大距离就是[12+14+16+18+][110+112+114+116]……这无数项的和,不难推想,这无数项的和应为无穷大。这就意味着,只要堆砌足够多的骨牌,“跳台”最上面的那块骨牌就可以伸展到任何距离。无论是与最底下的骨牌相距10块、100块,还是100万块、1亿块……骨牌的长度,理论上都可以实现。

这是不是个出人意料的结论?不过,这仅仅是理论上的推论,实际操作并不可行。因为要使“跳台”向外不断延伸,需要堆砌的骨牌数量将急剧增长。上面提到,最上面的那块伸出1块骨牌的距离,总共需堆5块骨牌;但如果要伸出2块骨牌的距离,总共就需堆32块骨牌,[12]+[13]+[14]+[15+16+17+18]+……+[164]≈2.03>2;而若要伸出3块骨牌的距离,总共需堆228块骨牌;伸出4块的距离,就需要堆积近2000块骨牌。这种数量增长是如此巨大,以至于当最上面的那块骨牌伸出最下面那块10块骨牌的距离时,骨牌“跳台”的高度已经超出了月球轨道。

多米诺骨牌是一项挑战智力、耐心和意志的益智游戏,许多张骨牌经过精心设计后挨个竖立,推倒第一张骨牌,其余骨牌发生连锁反应依次倒下,形成各种各样的图案或花纹。

现在,假设你的面前有一堆多米诺骨牌,请你做最简单的叠加,要求每两块之间要有一点错位,最终堆起一个倾斜度尽可能大的多米诺骨牌“跳台”(如图1)。很明显,类似于比萨斜塔,让骨牌“跳台”适当倾斜一定的角度而不至于倒下,是完全可以做到的。随着“跳台”高度的增加,“跳台”最上端的骨牌与最下面的骨牌之间错位距离会越来越大,叠加时需要越发小心翼翼,慢慢地一点一点错开,稍不留神,骨牌“跳台”就会土崩瓦解。

如果经过精心叠加后的骨牌“跳台”,最上面的那块在水平方向上与最底下的那块错开1块骨牌的距离,即相当于最上面一块骨牌已经完全悬空,这有可能吗?如果骨牌“跳台”最上面的那块和最底下的那块错开2块、4块、甚至10块……骨牌的距离,你觉得还有可能吗?

我们通过计算验证看看。

当两块骨牌叠加时,将上面那块骨牌伸出一半,而且它不会倒下,这是大家都能做到的。我们知道,上面那块骨牌的重心在它的正中间(图2中的虚线),而一旦这条线超过下面骨牌的边缘,“跳台”就会瓦解。

接着,加上第三块骨牌,把它放在最下端,距离合适就不会倒塌。上面两块骨牌的重心所在虚线,距离最底下骨牌一端的距离是[14]块骨牌的长度(如图3),这条虚线不超出最底下的骨牌,骨牌“跳台”就不会倒塌。

为了尽可能增大倾斜的角度,就需要尽可能多地在下面加入更多骨牌,要把握的仅仅是:确保上面骨牌的重心不会超出最底下骨牌的支撑范围即边缘。这样,骨牌跳台伸展的幅度将越来越大。

图4就是5块骨牌形成的跳台。从图中不难看出错位的规律,从上往下相邻两块骨牌间伸出的距离分别是[12,14,16,18]……块,稍加计算可知[12]+[14+16+18]=[2524]>1块,这表明此种情形下,“跳台”最上面的那块骨牌,已经超出最底下那块骨牌的边缘,成功悬空。

如果是6块、7块……骨牌形成的“跳台”,我们可以类推得出,“跳台”最上面那块骨牌与最底下那块骨牌相距[12+14+16+18+110],[12+14+][16+18+110+112]……块骨牌。理论上,这个叠加过程可以永远继续,那么最上面与最底下两张骨牌相隔的最大距离就是[12+14+16+18+][110+112+114+116]……这无数项的和,不难推想,这无数项的和应为无穷大。这就意味着,只要堆砌足够多的骨牌,“跳台”最上面的那块骨牌就可以伸展到任何距离。无论是与最底下的骨牌相距10块、100块,还是100万块、1亿块……骨牌的长度,理论上都可以实现。

这是不是个出人意料的结论?不过,这仅仅是理论上的推论,实际操作并不可行。因为要使“跳台”向外不断延伸,需要堆砌的骨牌数量将急剧增长。上面提到,最上面的那块伸出1块骨牌的距离,总共需堆5块骨牌;但如果要伸出2块骨牌的距离,总共就需堆32块骨牌,[12]+[13]+[14]+[15+16+17+18]+……+[164]≈2.03>2;而若要伸出3块骨牌的距离,总共需堆228块骨牌;伸出4块的距离,就需要堆积近2000块骨牌。这种数量增长是如此巨大,以至于当最上面的那块骨牌伸出最下面那块10块骨牌的距离时,骨牌“跳台”的高度已经超出了月球轨道。

多米诺骨牌是一项挑战智力、耐心和意志的益智游戏,许多张骨牌经过精心设计后挨个竖立,推倒第一张骨牌,其余骨牌发生连锁反应依次倒下,形成各种各样的图案或花纹。

现在,假设你的面前有一堆多米诺骨牌,请你做最简单的叠加,要求每两块之间要有一点错位,最终堆起一个倾斜度尽可能大的多米诺骨牌“跳台”(如图1)。很明显,类似于比萨斜塔,让骨牌“跳台”适当倾斜一定的角度而不至于倒下,是完全可以做到的。随着“跳台”高度的增加,“跳台”最上端的骨牌与最下面的骨牌之间错位距离会越来越大,叠加时需要越发小心翼翼,慢慢地一点一点错开,稍不留神,骨牌“跳台”就会土崩瓦解。

如果经过精心叠加后的骨牌“跳台”,最上面的那块在水平方向上与最底下的那块错开1块骨牌的距离,即相当于最上面一块骨牌已经完全悬空,这有可能吗?如果骨牌“跳台”最上面的那块和最底下的那块错开2块、4块、甚至10块……骨牌的距离,你觉得还有可能吗?

我们通过计算验证看看。

当两块骨牌叠加时,将上面那块骨牌伸出一半,而且它不会倒下,这是大家都能做到的。我们知道,上面那块骨牌的重心在它的正中间(图2中的虚线),而一旦这条线超过下面骨牌的边缘,“跳台”就会瓦解。

接着,加上第三块骨牌,把它放在最下端,距离合适就不会倒塌。上面两块骨牌的重心所在虚线,距离最底下骨牌一端的距离是[14]块骨牌的长度(如图3),这条虚线不超出最底下的骨牌,骨牌“跳台”就不会倒塌。

为了尽可能增大倾斜的角度,就需要尽可能多地在下面加入更多骨牌,要把握的仅仅是:确保上面骨牌的重心不会超出最底下骨牌的支撑范围即边缘。这样,骨牌跳台伸展的幅度将越来越大。

图4就是5块骨牌形成的跳台。从图中不难看出错位的规律,从上往下相邻两块骨牌间伸出的距离分别是[12,14,16,18]……块,稍加计算可知[12]+[14+16+18]=[2524]>1块,这表明此种情形下,“跳台”最上面的那块骨牌,已经超出最底下那块骨牌的边缘,成功悬空。

如果是6块、7块……骨牌形成的“跳台”,我们可以类推得出,“跳台”最上面那块骨牌与最底下那块骨牌相距[12+14+16+18+110],[12+14+][16+18+110+112]……块骨牌。理论上,这个叠加过程可以永远继续,那么最上面与最底下两张骨牌相隔的最大距离就是[12+14+16+18+][110+112+114+116]……这无数项的和,不难推想,这无数项的和应为无穷大。这就意味着,只要堆砌足够多的骨牌,“跳台”最上面的那块骨牌就可以伸展到任何距离。无论是与最底下的骨牌相距10块、100块,还是100万块、1亿块……骨牌的长度,理论上都可以实现。

这是不是个出人意料的结论?不过,这仅仅是理论上的推论,实际操作并不可行。因为要使“跳台”向外不断延伸,需要堆砌的骨牌数量将急剧增长。上面提到,最上面的那块伸出1块骨牌的距离,总共需堆5块骨牌;但如果要伸出2块骨牌的距离,总共就需堆32块骨牌,[12]+[13]+[14]+[15+16+17+18]+……+[164]≈2.03>2;而若要伸出3块骨牌的距离,总共需堆228块骨牌;伸出4块的距离,就需要堆积近2000块骨牌。这种数量增长是如此巨大,以至于当最上面的那块骨牌伸出最下面那块10块骨牌的距离时,骨牌“跳台”的高度已经超出了月球轨道。

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