几何裁切谜题,也叫几何分割谜题,是将一个几何图形裁切成有限的小块,这些小块通过不同的组合方式可以拼成另一个几何图形,如将一个正方形裁切成若干块,重新拼接成一个三角形。
几何裁切谜题也可以是提供若干事先已经裁切好的小碎块,解题者需要寻找不同的组合方式将它们组成不同的几何图形(一般为两种或两种以上)。
此外,还有一些有额外限制的类型,比如裁切后的各碎块必须以铰链相连,在铰链的约束下组合成新的图形。再比如,限制所裁切成的碎块数量必须为最少,等等。这些限制会增加谜题的难度。
几何裁切的历史已知最早的几何裁切谜题记载,是古希腊的柏拉图时代(公元前427-347年),这个挑战是将两个等大的正方形裁切*成一个大正方形,并且总共只允许切成四块。古希腊一个著名的解剖难题是阿基米德的“Ostomachion”。
10世纪,阿拉伯数学家在他们对欧几里得元素的注释中也使用了几何裁切。
18世纪,中国学者戴震(梁启超称之为“前清学者第一人”),用一个优雅的几何裁切来描绘π的近似值。
证明德国数学家希尔伯特(1862-1943)第一个证明了:任何一个多边形都可以切割成有限块,并能拼合成面积相等的另一种多边形。
例子如图,我们要把蓝色的五边形进行裁切,然后重新拼接成一个三角形。重新拼接之后如下图:
参考视频:
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