正方分割

正方分割

正方分割是把一個且皆為整數的小正方形。

簡介

能夠被正方分割的正方形稱作完美的正方形,也作完美正方形

能夠被正方分割的矩形稱作完美矩形

因為i完美正方形實在很難找,所以有一段時間甚至都認為不存在完美正方形,下面的內容里有詳細的

正方分割

(1)

:塔特、斯通、布魯克斯和史密斯,同時對正方分割問題發生了興趣。

儘管四名學生研究的課題是一致的,但他們考慮的側重點不同。

斯通想要證明不能對正方形進行正方分割,然而,她沒能證明這一點,卻在探索中找到了另一個可以正方分割的矩形。即176x177。

塔特等人則致力於研究正方形分割的理論,但他們都沒有找到一個正方形如他們所願。

大家都開始傾向於斯通的看法。

但1939年,柏林的R·施帕拉格卻實實在在地找到另一個能夠正方分割的正方形。他們的研究成果被成功地運用到電子、化學、建築學、通訊科學等領域。成為造福分類的有力工具。

(2)

正方分割 正方分割

十世紀三十年代,一個長方形的完美的正方分割(如圖1,圖中數字表示所在正方形的邊長,下同),已成為熟知的事實。到了本世紀四十年代,人們又發現了另一個同樣有名的長方形的正方分割,如圖2。它們都是由九個規格不同的正方形所組成,為方便起見,我們稱它們為九階的。

圖1 圖2

現已證明:低於九階的長方形的正方分割不存在,並且,在九階的長方形的正方分割中,只有這兩種形式。因而圖1、圖2是兩個最完美的長方形的正方分割。

數學家們在當時是怎樣想出上面這些分割的方法呢?他們也與我們遇到一個新問題時一樣,總是通過不斷地嘗試,細緻地分析,反覆地構思,孜孜以求,鍥而不捨,才達到成功的。比如,在國中的基礎上,擬出一個圖形,如圖3,設它是一個長方形的正方分割。為便於分析,我們引進三個未知數,設其中的三個小正方形的邊長分別為x、y、z。由此順次推出其他正方形的邊長為x+y,2x+y,y-z,y-2z,y-3z,2y-5z

圖3 圖4

因為圖3是一個長方形,那么它的對邊就應該相等,此時,x,y,z應滿足下面的關係:

將這個方程組整理得

也就是

若取Z=1,就有x=4,y=10。將它代入圖3就得到圖1的長為33、寬為32,且階數為九的長方形的正方分割。

那么,正方形的正方分割是否存在呢?最初,眾說紛紜,莫衷一是。直到本世紀三十年代末,德國的一位數學家發現了正方形的一種正方分割後,才算有了定論。 後來,人們的目光又投向了一個新的目標,尋求正方形的一種階數最低的正方分割。

在這一征途上的攀登是艱難的。到了七十年代,數學家才在計算機的幫助下,圓滿地解決了這一問題。現已證明,4給出的21階的正方分割是階數最低的一種分割,因而,圖4是最完美的正方形的正方分割。

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