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[速算与巧算] 数学学习乐园讨论与解答(31—40)

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发表于 2016-8-15 10:28:33 | 显示全部楼层 |阅读模式
32.马的舞蹈
          至少需要移动16次.最好是想象4个马作集体移动,它们由角落移向中间的方格,再从中间移向角落,就像在绕着中央的方格作旋转.这个谜题历史悠久,在欧洲有文字记载的历史可追溯至1512年.
       

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        33.铁道支线
       

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          类似的谜题在本世纪初就相当风行.就像其他的类似谜题一样,这个问题初看并不困难,但实际去做又会觉得很棘手.可以用彩色的积木代表车厢与火车头以帮助思考.
       
        34.彩色方块
       
          把每一个边长1cm的立方体中相连且有一共同顶点的3个面涂上红色,其他3个相对的面涂上蓝色,这样,这8个立方体就能组合出边长2cm的红色立方体,也能组合成边长2cm的蓝色立方体.
          组合边长3cm的立方体要困难得多,最好是能用实物帮助思考.27个边长1cm的立方体具有27×6个正方形的面,3个边长3cm的立方体有3×6个面,每个面由9个正方形组成.所以只要正确地着色,就能作出相应的正方形.
          在一个边长3cm的红色立方体中,有4种不同形式的小立方体.
       

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          对蓝色及红色的立方体而言,情形也是一样,因此着色的方法如下:
         
          6个立方体R2B2Y2
          3个立方体R3B2Y1
          3个立方体R3B1Y2
          3个立方体R2B3Y1
          3个立方体R1B3Y2
          3个立方体R2B1Y3
          3个立方体R1B2Y3
          1个立方体R3B3 B3Y3 Y3R3(各一个)
          R表示红色,B表示蓝色,Y表示黄色,数字则代表着该颜色的面的数目,而且颜色相同的2个或3个面均互相邻接.
          使用符号描述不同的立方体是非常有用的方法.数学家通常也是使用字母与符号描述所面临的问题,而不是用长篇大论的文字叙述.
       
        35.善妒的丈夫
       
          和上一题一样,用一些符号来描述问题,对解题会很有帮助.现在用Aa,Bb,Cc表示3对夫妻,大写字母代表丈夫,小写字母代表妻子.
          在3对夫妻的情况下,船需要来回5次.以下为一种解法:
       

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          首先3位妻子abc划到对岸,再由a妻子把船划回来;然后3位丈夫ABC安全地划过去,将a妻子留在旅馆中;最后,A丈夫回去拯救他勇敢的妻子!
          在一些卡片上写上代表各人的符号,可以帮助你解题.
          下列5对夫妻的解法能满足所有条件,但需要来回13次,也许你可以找到更好的方法.如果读者发现更好的解法,请告诉本书作者.
       

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          首先3位妻子abc先划到安全地带,再由a妻子把船划回去.然后A与他的妻子到对岸,妻子下船,A把船划回去(由于b和c的丈夫不在场,所以A不能下船).再由ABC划过去,Aa划回来,这时Bb与Cc已经到安全地带.现在由ADE划到对岸,他们的3位妻子则暂时留在旅馆中.A回来接他的妻子,然后再由D与E回来接各人的妻子.
        36.延长电线
       

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          如果你把这个大厅想象成鞋盒,并展开成平面,则由A至B最短的路径,为横跨地板、一面墙以及天花板的路径,长度为40m.
       
        37.聪明的园丁
       

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        8.周长与面积
          你可能会发现,刚开始几乎都是“碰巧”找到形状,但不久就觉得有规律可循,使你的方法更具有系统性.
          有一种方法是由一个3×3的正方形,或一个4×2的长方形开始,然后想象其边界可能的变化方式,如图1所示.
       

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          5×1的长方形只有一种解,4×2的长方形则有有限个解.大部分的形状由3×3的正方形变化而来.从这个活动中可以清楚地看出,周长相同的形状,面积不一定相同.边长为3、4与5单位的三角形为直角三角形,由此也可以找出其他周长为12单位的形状.一些可能的形状如图2所示.
       

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          周长为12单位的可能形状总数,视形状的种类而定.如果线能够交叉或重叠,则形状的数目会变得更多.如果是一组人一起进行这个活动,大家可以讨论什么形状是可以接受的,以及该如何精确地定义“可以在钉板上作出的周长为12单位的形状”.图3中的哪些形状是可以接受的?
       

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        39~40.镶嵌图案等
          在人造的物体中经常可以见到镶嵌图案.例如墙上的砖、庭院中的石板路、地毯与壁纸等,都与镶嵌图案有关,因为这些都是一再重复基本单元所构成的图案.
       

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          事实上,任何四边形都可以作为镶嵌图案的基本单元.用卡片纸剪下一个四边形作为样板.由一个四边形(阴影部分)开始,轮流绕每一边的中点,将四边形旋转180°.
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