不可思议的重组

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  数学不仅是加减乘除,其中更蕴藏着无穷的乐趣。瞧,大家在认真地玩着七巧板,重组出了各种各样的图案,车子、轮船、鱼儿……这些图案的面积都是相等的,因为同一个七巧板的面积是固定的。
  不过,有些图形裁剪后重组却没法得到相等面积的图形。真是不可思议!
  一块地毯,不见了
  萝拉在小镇上开了一家裁缝店。没有人知道她从哪里来,但所有人都知道她有一双巧手,只要你能想到的东西,她都能做出来。有一天,一件奇怪的事情发生了……
  “叮咚”,玛丽太太抱着地毯推开了裁缝店的门,她想请萝拉帮忙将地毯裁剪成几块。
  萝拉铺开地毯,按照玛丽太太的要求将地毯进行了裁剪,分成了这样的5块:
  “谢谢你,萝拉!你的手真巧!”玛丽太太满意地道谢。
  可没过多久,玛丽太太抱着5块地毯返回来了。
  “萝拉,不好了!不好了!我的地毯少了一块!”玛丽太太着急地说道。
  萝拉和玛丽太太把那5块地毯重新一拼,果然出现了一个空洞。
  盯着那个空洞,萝拉陷入了沉思:奇怪,明明是严格按照玛丽太太的要求裁剪的,怎么会凭空消失一块地毯呢?
  玛丽太太更着急,自己是看着萝拉裁剪的,中途没有出任何差错,当时自己还很满意,可回到家却发现莫名其妙地少了一块。这是怎么回事呢?
  会不会是裁剪时,萝拉不小心给裁掉了或者萝拉把那块地毯藏起来了?
  不对,不对!玛丽太太是看着萝拉裁剪的,萝拉不可能裁掉或藏起来。并且玛丽太太的裁剪要求也不高,凭萝拉的手艺,她不可能失误。
  萝拉和玛丽太太一起想啊想……突然,萝拉灵机一动,想到了一个办法:“玛丽太太,我们先按原样把地毯拼回去。”
  于是,萝拉和玛丽太太将裁剪了的地毯按最初的位置组合回去。神奇的是,丢失的那块地毯回来了!
  玛丽太太看着完整的地毯,惊呼道:“天哪,这太让人惊讶了!萝拉,你是我见过的最出色的裁缝!”
  真相大白
  事实上,地毯根本就没有丢失,那个空洞是我们在重组时人为制造出来的。仔细看,你会发现玛丽太太重组后的地毯并不是一个正方形。
  我们可以假定小正方形的边长为a,那么最初的地毯边长为7a。因为△ADE和△ABC相似(内角都相等),所以两个三角形的对应边成比例,有=,已知AB=7a,AD=4a,BC=2a,从而求得DE=a,EF=a。这样一来,重组后地毯的高=a 2a=a≠7a。但由于只比原来长了a,肉眼很难看出来。也就是说,重组后的地毯其实是个长方形,减去原地毯面积= a×7a-7a×7a=a2,而这正是地毯上神秘“失踪”的那块。
  把多余的“藏”起来
  萝拉帮玛丽太太找回地毯后,萝拉有魔法的消息就传开了。大家纷纷慕名前來,请萝拉帮忙解决各种关于裁剪的难题。当然,其中也包括玛丽太太。这不,她抱着地毯又来了。不过,这块地毯是她新买的。她对家里的布置要求很高,买到的地毯不能让她满意,还好有萝拉可以帮她裁剪。
  玛丽太太拿出地毯,说:“亲爱的萝拉,我想把这块边长为13分米的正方形地毯,改成21分米×8分米的长方形地毯。这样的话,就得裁掉1平方分米的地毯。可是我不知道要裁掉哪里的1平方分米,我想只有你能帮我了。”
  萝拉接过地毯,仔细量了量后,便开始动手裁剪,只见她将地毯裁剪成了4块。
  “这么简单?能行吗?”玛丽太太担心地问道。
  “放心好了,我一定让您拿到您想要的地毯。”说完,萝拉将地毯进行了重组,得到了这样一块长方形地毯——
  “天哪,你是如何做到的?简直太完美了!竟然将1平方分米大的一块地毯‘藏’起来了。”玛丽太太惊讶极了。
  这简直太不可思议了!魔术都没有这么精彩!从一个正方形变成一个长方形,一个是13×13=169(平方分米),一个是21×8=168(平方分米),萝拉究竟是如何将那1平方分米隐藏起来的?她真的有魔法?
  噜噜,你别一惊一乍的。萝拉的手确实巧,但魔法嘛,肯定没有。
  真相大白
  经过一番仔细观察,终于真相大白了。原来重组的长方形地毯的对角线上有微小的重叠,而这个微小的重叠正是减少的隐藏部分。萝拉就是这样将玛丽太太的那1平方分米的地毯重叠在了长方形中,实现了完美的“隐藏”。你动手剪一剪、拼一拼,就能找到它了。
  更有趣的是,4个长度数值5,8,13和21,是斐波那契数列里的4个连续项。这个重组说明了斐波那契数列的一个特性:数列当中任何一个数的平方都等于相邻两个数之积再加1或者减1,即tn2=tn-1×tn 1±1。其中,位于数列奇数位上的数(如2,5和13)的平方都比相邻两个数的乘积大1;相反,位于偶数位上的数(如3,8和21)的平方都比相邻两个数的乘积小1。知道这点,你就很容易预测一个特定的正方形变成长方形后,面积是增加了还是减少了一个平方面积单位。
  多出一点儿的时候,是因为沿着重组的长方形的对角线处有一个菱形的小空隙;而少一点儿的时候,是因为沿着重组的长方形的对角线处有一个菱形的小重叠。
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