只有一个侧面的神奇带圈
2018-03-16漂流
新高考·高二数学 2017年9期
漂流



本期答案 这是真的!
背景 麦比乌斯圈只有一面
青年问禅师:“大师,我很爱我的死党,他有很多优点,但是总有几个缺点让我非常讨厌,有什么方法能让他改变?”禅师浅笑,答:“方法很簡单,不过若想我教你,你需先下山为我找一张只有正面没有背面的纸回来.”
青年略一沉吟,掏出一个麦比乌斯圈.
阐述 许多人看到过麦比乌斯圈,但不一定知道它叫麦比乌斯圈.
许多人知道麦比乌斯圈,但不一定知道它的来龙去脉,
图l
麦比乌斯圈是德国数学家麦比乌斯,在1 858年研究著名的数学猜想:四色定理时发现的一个副产品,在麦比乌斯之前,已经有数学家提出:是否可以用一张长方形的纸条,首尾相粘,做成一个圈,然后在纸圈上涂色,只用一种颜色,就可以把整个纸圈涂满,不留下空白,有一天他在野外散步,田间肥大的玉米叶在他眼中变成了绿色的纸条,在不经意间他把玉米叶拧了一个圈后把两个头对接了起来,放到了地上,如图1.这让麦比乌斯非常惊讶,本来有两个面的纸条怎么变成一个面了?
普通纸带有两个面,一个正面,一个反面,两个面可以涂成不同的颜色;而麦比乌斯圈只有一个面,忙碌的蚂蚁们可以爬遍整个曲面而不必跨过它的边缘,不妨来看看20世纪的伟大艺术家埃舍尔以麦比乌斯圈为载体的作品《麦比乌斯圈Ⅱ》,如图2,可爱的蚂蚁正为我们阐释麦比乌斯圈,这个所谓的单侧曲面到底长什么模样呢!
大家看看,麦比乌斯圈是不是和我们熟悉的数学符号“∞”长得很像呀,因此也有人认为麦比乌斯是无穷大符号“∞”的创意来源,设想一下:如果一个人站在一个巨大的麦比乌斯圈的表面上沿着他看到的“路”一直走下去,结果会发生什么?……
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