井盖为什么是圆的 为什么说河南人偷井盖

时间:2019-09-27 15:06:48 编辑:环宇 来源:网络整理
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  勒洛多边形

  如果井盖使用正奇数边形的话,应该如何改进呢?现在问题的关键就在于,图形的高小于对角线,会导致井盖在某个角度掉下去。

  我们先来看一下正三角形的情况。将圆规的针尖放置在正三角形的一个顶点上,画出连接另外两个顶点的扇形。这样所得到的图形的高就等于其对角线(正三角形的情况下,对角线其实就相当于其边长),都等于这个扇形的半径。依次对三个顶点进行上述作图,就可以得到图73这种“胖乎乎”的三角形,这种三角形被称为“勒洛三角形”。这种三角形虽然不是圆,但却具有圆的某种性质,即无论在任何角度上,图形的宽度都是相等的(图74)。这种性质在数学中叫作“等宽性”或“定宽性”。既然图形的宽度恒定,那么就可以用来制作井盖了。

  同样,正五边形、正七边形也可以变形为“圆乎乎”的图形,即勒洛五边形、勒洛七边形(图75)

  勒洛多边形在现实生活中已经有许多实际应用。不知大家是否见过英国流通的20便士、50便士硬币,这两种硬币的形状实际上是勒洛七边形(图76)。

  仔细看的话,是可以发现这些硬币的微妙弧度的。英国政府没有采用单纯的正七边形的设计,而是颇费心思地使用了有弧度的勒洛七边形。从这小小的细节上,也能让人感受到昔日英国的荣光。

  现在,总算搞清楚了井盖形状的问题。不过,问题的解答中也延伸出了另一个疑问:如果可以使图形的边具有弧度,那是否可以使角也具有弧度呢?

  当然,这个也是可以实现的。以勒洛三角形为例,以该三角形的曲边上某一点为圆心,画一个任意半径的圆。然后,使这个圆沿着曲边运动一圈,得出的与此圆相切的曲边三角形(图77)就是我们的目标图形。同时,这也是一条等宽曲线。

  其他的勒洛多边形,也可以采用同样的方式调整。

  此外,除了上文中提到的“等宽性”以外,勒洛多边形还具备其他一些非常特殊的性质。例如,勒洛三角形的周长,计算如下:

  而这个公式,和直径等于其宽度的圆的周长公式是一致的,如下:

  圆周长=直径(宽)×π

  不只是勒洛三角形,勒洛五边形、勒洛七边形……不管是几边形,有几个角,结果也是同样的。这是因为这些图形的周长都可以用下面的公式计算:

  最后还要说明一下的是,勒洛多边形也可以变化为立体的多面体,且其曲面也具备“等宽性”。以正四面体为例,类似用圆规画勒洛三角形的弧边一样,可以在正四面体的各个平面上制作出等宽的曲面(图78)。这种多面体类似我们常见的栗子,是不是很可爱?可见,具备等宽性的曲面,也不只是球面。

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