比萨陷阱

2022-12-11 14:04陈曦
数学大王·趣味逻辑 2022年12期
关键词:比萨平均分数学家

陈曦

这天,陈多多和姐姐需要自己解决午餐。一大早两人就合计好了,到楼下的比萨店点1个比萨。

比萨店里人头攒动。陈多多和姐姐在一旁等餐,比萨店的店主十分抱歉地告诉他们,他们刚才点的12寸比萨没有了,能不能换成2个6寸的比萨。

陈多多转了转眼珠,说:“可以啊!当然可以。”他暗自窃喜:这也不错,我和姐姐就不需要为平均分配起争执了。1人1个,多公平。

姐姐却说:“那我们不划算,得到的比萨变小了。”

陈多多瞪大了眼睛,一脸不解,小声地说:“12寸不就等于2个6寸吗?这么简单的数学题……”

还没等陈多多说完,比萨店的店主就回复姐姐:“那您看这样行吗?我们再送您2份蔬菜沙拉。”

陈多多把没说完的话硬生生吞进了肚子。

回到家里,陈多多一脸疑惑地盯着2个比萨。

姐姐问:“你知道我们通常说的12寸和6寸比萨,‘12和‘6指的是什么吗?”

陈多多翻了翻白眼,说:“大小呗。”

姐姐在比萨盒上边比画边说:“确切地说,是比萨的直径。寸指的是英寸,1英寸等于2.54厘米,所以12寸的比萨就相当于1个直径为30.48厘米的圆。”

陈多多接着说:“我知道了,那6寸的比萨就相当于1个直径为15.24厘米的圆。那12寸还是6寸的2倍啊。”

姐姐解释道:“计算圆的面积时,我们用的公式是‘圆面积=πr2。其中,π是圆周率,r指的是半径,就是直径的一半。”

为了方便计算,我们假设有1个半径为6和1个半径为3的比萨。

陈多多想了想,说:“哎呀,那4个小比萨的面积才等于1个大比萨的面积。姐姐,走,我们去楼下的比萨店找店主。他不应该只给我们2个6寸的比萨,应该给我们4个才对!”

姐姐笑了起来,说:“那从价格上来说,4个6寸比萨的价格远远超过了1个12寸比萨的呀,店主怎么会做赔本的买卖呢?而且店主不是送了我们2份蔬菜沙拉吗?”

陈多多的肚子早就唱起了“空城计”,他想想也是,先赶紧吃吧。陈多多正准备分比萨,姐姐拿笔在纸上画了起来——

姐姐问道:“多多,你想用哪种切法?”

陈多多大声说道:“这还用说吗?那当然是第一种切法呀,正好平均分!”

姐姐摇了摇头,说:“难道第二种和第三种切法就不是平均分了吗?”

陈多多低头琢磨了一下,斩钉截铁地说:“第二种切法和第三种切法不可能是平均分。你看被分割的部分图形不一样,大小也不一样。”

姐姐意味深长地说:“看起来很有道理的事情,结果却不一定对,比如12=6+6,但是1个12寸比萨的面积却不等于2个6寸比萨的面积之和。看起来根本就不一样的图形,面积有可能相等。多多,你今天踩了不少比萨的陷阱。”

陈多多惊讶道:“什么?第二种和第三种切法也是平均分?这简直刷新了我的认知。”

姐姐解释道:“事实上,第一种和第三种切法都将比萨分成了面积相等的两部分。而第二种切法,无法将比萨分成面积相等的两部分。”

比萨定理是平面几何学中的一个定理。如果以圆盘中任意一个定点为中心,切下n刀,使相邻的两刀隔的角度相同。然后按顺时针(或逆时针)的顺序给各块比萨交替染上两种颜色,将圆盘分为两个部分。

那么,可以得出以下结论:

当n是大于2的偶数(n=4,6,8,10,12,14……),或有任意一刀通过圆心的时候,两种颜色的面积一样大。

若任意一刀都不通过圆心,那么:

当n=1,2或n除以4余3(n =1,2,3,7,11,15……)的时候,包含圆心部分的面积比较大。

当n大于4且除以4余1(n =5,9,13……)的时候,包含圆心部分的面积比较小。

后来,数学家们还研究出了一种理想化的无限切分法。

陈多多惊呼道:“天哪,1个比萨就能被数学家们玩出那么多花样!比萨都快被玩坏了。”

姐姐点点头,说:“现在对你来说,理解数学家们证明和研究出比萨定理的过程是件非常困难的事情。不过,至少你今天知道了比萨里的陷阱。”

陈多多回答道:“嗯,我知道了,看起来很有道理的事情,不一定是对的。快吃吧,姐姐,数学家们是不是都不知道饿呢?”

说完,陈多多就迫不及待地抓起比萨往嘴里塞。

陈多多遇到的比萨陷阱,你是不是也遇到过呢?在生活中,很多事情不要光看表面现象。比萨定理的证明是相当高深难懂的,但我們可以在日常生活中,用比萨定理分一分比萨!

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