18新利最新登入七巧板的工作原理

七巧板是由切割出的形状组成的谜题,这些形状可以组合成其他形状或设计。"width=
七巧板是由切割出的形状组成的谜题,这些形状可以组合成其他形状或设计。
极盛时期/思想库

不管是50年代的摇滚乐,还是暴力电子游戏进入21世纪,人们总能找到一些新的时尚,把他们这一代人所谓的懒惰和腐败当成替罪羊。想想七巧板,这种简单的中国拼图游戏,包括重新排列小的几何瓷砖,可能会在社会上扮演这个角色,这似乎有些古怪。但在19世纪早期的欧洲,七巧板游戏是如此的狂热,以至于一位法国报纸的漫画家曾经用一幅画来讽刺这种时尚,画中是一对年轻的“资产阶级”夫妇在解决七巧板问题时无视他们尖叫的婴儿。今天,七巧板可以是课堂上的教育工具,也可以是几何爱好者的有趣脑筋急转弯。尽管七巧板腐蚀年轻人的时代可能已经结束,但它们仍然是所有年龄段的人最喜欢的拼图游戏。

七巧板是一种谜题的一部分数学家谜题专家称解剖谜题这些拼图是由切割出来的形状组成的,可以组合成其他形状或设计。最著名的解剖拼图是拼图。但七巧板是不同的——不是用一种解决方案将一种设计分割成许多块,七巧板只有少数几块,可以重新排列成大量的设计。七巧板是由一个正方形切出的七个形状组成的。这些瓷砖,或者被晒黑的,包括:

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  • 两个大三角形
  • 两个小三角形
  • 一个中三角形
  • 一个平行四边形(或菱形)
  • 一平方

七巧板拼图以轮廓或轮廓的形式出现,由所有七种鞣质组合而成。游戏的目标是通过计算出每个tan的方向来重新创建这些形状。在字谜书中,答案(或完成的七巧板)显示了每个人的轮廓,但字谜没有。18新利最新登入挑战是让你通过排列古铜色来重新创建图案,遵循三个简单的规则:每个完成的七巧板必须包含所有七个古铜色;棕褐色不能相互重叠;而且棕褐色必须形成一个连续的形状,每个棕褐色至少接触到另一个棕褐色(只允许接触到一个角落的最尖端)。

这些规则使得解谜游戏看似简单,却极其复杂。继续下一页,看看七巧板是什么时候发明的。

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七巧板的历史

七巧板的真正起源是模糊的。历史学家并不确切知道它们是什么时候发明的。关于这个谜题的最早记录可以追溯到1796年左右,在历史记录中提到了一本书,但从未被发现[来源:Danesi]。现存的七巧板可以追溯到1802年,一本1813年的中国七巧板问题书也被发现[来源:Slocum]。

无论现代形式的七巧板是什么时候发明的,它都起源于中国数学的传统追溯到几个世纪以前。早在公元前3世纪,中国数学家就会通过操纵各种形状的切口来研究几何原理。事实上,中国人用这种方法推导出了欧洲人所说的勾股定理,直角三角形的边与斜边之间的关系。历史学家推测七巧板很可能是从这种类型的问题解决发展而来的[来源:Slocum]。

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不管七巧板的真相如何,有关它们历史的神话和传说要有趣得多。其中大部分——例如,一个名叫谭的神话神发明了这些形状,并用它们在一套金字羊皮纸上传达了一个创世故事——都可以追溯到一个名叫山姆·洛伊德(Sam Loyd)的作家兼拼图发明家。洛伊德在1903年出版的《坦第八卷》(The eighth book of Tan)中,编织了这个和其他关于七巧板历史的荒诞故事。Loyd编造了这些故事,可能是希望他的读者也能参与其中(来源:Slocum and Hotermans)。但直到今天,洛伊德的一些“历史”出现在其他事实来源中。18新利最新登入

洛伊德的书在当时掀起了七巧板的全球流行浪潮。几乎和七巧板一样快从中国传过来传到欧洲和美国,大约在1818年,它们引起了轰动。由抛光的木头或雕刻华丽的象牙制成的拼图书和瓷砖套装在德国、法国、英国、意大利和美国非常受欢迎。

就像拼图本身的起源一样,“七巧板”这个名字的起源也很难确定。起初,它被简单地称为“中国谜题”。七巧板这个名字是后来才有的。一些理论认为它起源于英语单词“trangam”(意思是“小饰品”)。根据其他人的说法,这个词是“唐”(Tang)和“克”(gram)的合成词,“唐”是中国历史上的一个朝代,“克”是指人物或图画。

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七巧板与数学

这七种棕褐色有超过10亿种可能的组合。"width=
这七种棕褐色有超过10亿种可能的组合。
极盛时期/思想库

七巧板之所以能流行这么多年,部分原因是它们既简单又复杂。换句话说,因为单个的tans是极其简单的形状,几乎可以从它们中衍生出无限多的组合。事实上,这七种棕褐色皮肤有超过10亿种可能的组合[来源:Cocchini].

晒黑本身是基于一些非常基本的几何原理。每个三角形可以被分成几个分量三角形,每个三角形都是斜边等于√2个单位的等腰三角形,两条边都是1个单位。(这个单位可以是英寸、厘米、英尺、米,甚至是一个虚构的单位,因为这些形状是基于比例而不是数字测量的。)

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例如,集合中的小三角形是由两个并排排列的基三角形组成的。正方形由两个底三角形在斜边相连,以此类推。要绘制一组七巧板,你可以简单地画一个正方形,在上面叠加一个4x4网格,把每个正方形分成两个三角形,然后沿着这些三角形的边界画出形状,使它们与七巧板模板匹配。你用什么单位来绘制网格并不重要,只要它是完全正方形就行。

通常,七巧板拼图有一个形状,像一只猫,一个人或帆船。当涉及到这些自由形状时,可能有无限种组合(特别是当你考虑到无意义的形状时,它们看起来不一定像任何东西)。18新利最新登入然而,有一些数字的数学类别是有规则的。这些更容易定义和计算。

数学的数字是那些基三角形都可以排成一个正方形网格的三角形。换句话说,每个形状都是对齐的,因此至少有一条边是完全水平或垂直的[来源:科勒].与完全匹配的数字,每个tan至少有一条边和一个角(顶点)与至少另一个tan相匹配。也就是说,没有任何悬挂的碎片,其轮廓可以很容易地识别出来。也有完全对齐的图形这可以有悬垂的部分,但任何悬垂的tan至少有一个边缘必须与图形的边界形成一条连续的线[来源:Cocchini].

数学家研究过的完全匹配图形的一个特定子集是凸数据.这些轮廓是凸多边形——内角都小于180%的形状。判断多边形是否凸的一个简单方法是在形状的任意两个角之间画一条线。如果所有这些线都完全适合图形内部,或者完全匹配图形的一个边界,则该形状为凸形。信不信由你,七个棕褐色中只有13个凸多边形可以被做成[来源:Wang]。相比之下,棕褐色可以形成超过1000万个完全匹配的形状[来源:Cocchini].

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七巧板形状和图案

解决七巧板谜题的唯一行之有效的策略是反复试验——以多种组合重新排列形状,直到你想到答案。"width=
解决七巧板谜题的唯一行之有效的策略是反复试验——以多种组合重新排列形状,直到你想到答案。
©iStockphoto.com/拉乌尔Vernede

没有限制,定义一些数学七巧板图案,似乎有无限的可能性。从中国的第一本书籍开始,七巧板问题就呈现出了这些更加异想天开的形状,模仿了大量的物体。七巧板图案以动物、建筑物、家用工具、人和车辆的形式出现。即使需要一点想象力才能看到猫从那块状的三角形轮廓回看你,但这也是乐趣的一部分。

解决七巧板问题的唯一行之有效的策略是反复试验——以多种组合重新排列形状,直到你想到答案。但是,有一些解决难题的技巧,你可以在书中找到,现在,在网上的问题集。

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首先,从识别任何悬挂的部分开始总是更容易——那些轮廓完全暴露出来的棕褐色,或者暴露到没有其他棕褐色可以取代它的位置[来源:科勒].当然,有些晒黑是可以互换的。例如,这两个三角形可以形成与平行四边形或正方形相同的形状,所以悬挂的猫尾巴可能不像你想象的那么容易填充。注意任何伸出图形的角也是有帮助的。例如,一个暴露的三角形边缘会使正方形无法适应那个位置。

最难解决的谜题是那些有规则边缘,没有角或边缘暴露的谜题。科勒].例如,上一页讨论的凸多边形是出了名的难以解决。可能最困难的问题是形成完全正方形[来源:科勒].由于大多数七巧板都是预先组装成方块出售的,所以大多数七巧板玩家每次把棋子放回盒子时都必须面对这个特殊的挑战。具象人物(动物、建筑物等)往往更容易,因为它们有更多突出的部分,形成耳朵、腿和烟囱。继续读下去,了解更多关于七巧板的信18luck手机登录息,并找到可以制作和解决自己难题的网站。

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更多优质链接

  • Cocchini,弗朗哥。“一千万个七巧板图案。”Tanzzle.com。(2011年7月20日)http://www.tanzzle.com/tangmath/BillionPatterns.htm
  • 科芬,斯图尔特·T。《多面体解剖的困惑世界》johnrausch.com。1998.(2011年7月20日)http://www.johnrausch.com/PuzzlingWorld/contents.htm
  • Danesi,烫发。“谜题本能。”印第安纳大学出版社,2002年。
  • 弗雷德里克·格伦费尔德著。“世界游戏”。霍尔特,莱因哈特和温斯顿,1975年。
  • 科勒,尤尔根。“七巧板”。数学,1999。(2011年7月20日
  • 罗纳德·C。“七巧板——330个谜题。”多佛出版公司,1965年。
  • Gianni A. Sarcone;“七巧板,永不过时的中国谜题。”Archimedes-lab.org。(2011年7月20日)http://www.archimedes-lab.org/tangramagicus/pagetang1.html
  • 斯洛克姆,杰里。“七巧板书。”斯特林出版公司,2001。
  • 斯洛克姆,杰里和杰克·霍特曼斯。《新老谜题:如何制造并解决它们》18新利最新登入华盛顿大学出版社,1986年。
  • 王,傅训练,熊传志。“七巧板定理”。美国数学月刊。第49卷,no。9.页596 - 599。1942年11月。http://www.jstor.org/stable/2302240
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