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至今无解的“移沙发难题”!通过拐角的沙发,面积最大是多少?

admin 2024-12-27 178

本以为驾照到手后,妥妥就是下一个秋名山车神,不曾想,在旋转漂移的弯道上,竟被一个沙发挡住了去路!

就是它——

数学界的沙发传说

移动沙发问题

一个至今还未解决的难题,简言之一句话——

即“能通过这个直角弯走廊(宽为1)的沙发,它的最大面积(沙发常数)是多少?”

最基础的过弯方式

这个问题刚被提出的时候(1966年由LeoMoser提出),就立马有人想到了沙发常数为1的正方形——

沙发常数为1

它的平移过弯法确实很流畅,但这咋那么像推箱子呢?

接下来要出场的是这个量角器——

它的半径为1,采用的是排水沟过弯法,过弯时,圆心会固定在转角的顶点处,圆弧会紧贴走廊边。

沙发常数为1.57

此时它的沙发常数达到了1.57,这令数学家多少有点兴奋,但如果把它当作沙发来看,未免有些牵强……

更像沙发的沙发

于是为了更好地接近沙发的外形,1968年,数学家约翰·哈默斯利便想到了一个办法。

约翰·哈默斯利(JohnHammersley)

他先是将这个半圆一分为二,然后把它们拉开,再根据顶点处所需要的旋转空间抠掉其中一部分,那它的沙发常数是多大呢?

沙发常数为2.2074

2.2074!

这看起来似乎是最大的沙发了,就连哈默斯利自己都表示赞同,但对此,约瑟夫·格弗却提出了质疑。

约瑟夫·格弗(JosephGerver)

巧妙的沙发构思

终于在1992年,格弗给出了一个面积为2.2195的沙发形状,比哈默斯利的沙发高了0.5%!

他是怎么做到的呢?

和之前预想的方法不同,格弗并没有移动沙发,而是让走廊旋转了起来!

然后,再将走廊的旋转路径记录下来,与此同时,各式各样的沙发形状就产生了,那什么时候是最大的呢?

格弗认为,当沙发的所有平行边长度相同时、沙发面积最大。

最终,他得到了一个由18段曲线构成的沙发形状,但弯道超车不能过一个弯就完事了,显然它也不是最优解。

沙发常数为2.2195

二维的沙发问题还悬而未决,结果又出了个三维的,接下来,要让这个几何体从孔里穿过去,看样子好像不太可能,但只见它转着转着就……

很不可思议吧!

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