正方形的分割问题举例

作者:落知秋 | 创建时间: 2023-08-09
正方形的分割问题,是组合几何里面比较有难度的问题。这里面,有很多引人入胜的专题:比如完全正方形、正方形等积三角形分割、正方形分割再拼接、多个正方形分割后再拼接成一个大正方形等问题。 下面简单介绍一下相关内容。...
正方形的分割问题举例

正方形分割成等积三角形

正方形能够分割成两个、四个、六个、……、2n个面积相等的三角形,这个过程称为正方形的等积三角形分割。 可以先把正方形沿对角线分成两个面积相等的三角形,再把每一个三角形等积分割为n份;还可以把正方形分割为n个全等的长方形,再沿对角线把每一个正方形分成两份;……;方法实在很多。

正方形不能分割成奇数个面积相等的三角形。这是一个很难的问题,但相比于完全正方形却又简单得多,至少可以人工证明。 1965年,Richman在《美国数学杂志》上提出猜想——正方形不能分割成奇数个面积相等的三角形。5年后,Paul Monsky证明了这个猜想,因此,相关理论又被称为 Monsky理论。

正方形分割再拼接

把正方形分割成五份,再拼接成一个正三角形。其中一个方法是如下:△ 事实上,分割成四块,就可以拼出一个正三角形,详见《三角形分割问题举例》。于是,在此基础上, 把其中某一份分割成两份,整体上就是五份! 因此,把正方形分割成五份,再拼接成一个正三角形的分割方法是无限多的!

把正方形改拼成一个正五边形。 看图看步骤: 上面的符号“≅”表示全等。

全等正方形分割再拼接成大正方形

三个全等的小正方形分割成若干份,再拼接出一个大正方形。 方法一: 这个方法,是由10世纪的阿拉伯数学家Abul  Wefa解答的。他的方法是把其中两个正方形各分成四份,第三个正方形不用动!总共是分割成了9份。 具体的步骤不多介绍,如下面的动态图,一看就明白!

方法二: 可以发现,各部分只要平移就行。这个方法,把小三角形们分割为7份。

方法三:成功。 你数数原来的三个正方形被分割成了多少份!答案是6份,其中仍旧有一个小正方形没动过。

把两个全等的正方形改拼为一个正方形: 好了,现在能拼出两个正方形了。

五个全等的正方形,分割以后,拼成一个大正方形。 看下图: 现在, 你能拼成五个小正方形吗?

十个全等的正方形组成两个十字形,把一个分割成四份,拼接到另一个上面,组成一个大正方形。 这个问题曾经是中央电视台的一期中学生智力竞赛里面的题目,有趣的是,所有考生都没有做出这个问题,全军覆没!具体原因,大概是时间太紧迫,没有思考的空隙! 具体的步骤如动态图,看了就懂。

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