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一个神奇的“怪圈”

2018-06-20竹林风

数学大王·中高年级 2018年5期

竹林风

一次聚会,杰克和约翰被两条绳子缠绕在了一起:一条绳子的一端绕在杰克的右手腕A上,另一端绕在他的左手腕B上;另一条绳子的一端绕在约翰的左手腕P上,穿过杰克的绳子后再将另一端系在他的右手腕Q上。

大家试着把他们两个分开,但不可以解开绳结或剪断绳子。乍看之下,这似乎是个不可能完成的任务,但事实上杰克和约翰仅需几步便可轻松脱离困境,而且不需要使用任何特殊技巧。

约 翰先抓住绕在自己手上的绳子的中间部分,然后将绳子穿过杰克右手腕A的绳圈,从手腕的内部顺着手肘的方向到手掌端,随后将绳子回绕过手掌而伸出到手的外侧。

此时,约翰和杰克分开了,但他们的手腕仍然绑着绳子,在场的人惊讶不已。这是怎么回事呢?想知道其中奥秘,那就得聊一聊莫比乌斯圈了。

只有一面的“怪圈”:莫比乌斯圈

有人曾提出,先把一張长方形纸条首尾相粘做成一个纸圈,然后用一种颜色在纸圈的一面涂抹,最后把整个纸圈全抹成一种颜色,不留任何空白。那么问题来了,这个纸圈应该怎样粘?德国数学家莫比乌斯被这个问题弄得头昏脑涨。

一天,他去野外散步,脑海里只有那个尚未找到的圈,一片片肥大的玉米叶子在他眼里都变成了“绿色纸条”。他不由自主地蹲下去,摆弄着,观察着。叶子弯曲着耷拉下来,有许多扭成了半圆形,他随便撕下一片,顺着叶子自然扭的方向对接成一个圈。随后,他惊喜地发现这个“绿色的圈”就是他梦寐以求的圈。……

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