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目录:
温故知新
三角形的内角和
了不起的密率
会说话的图形
从鸡兔同笼谈起
定位的奥妙
正反辉映
相同与不同
归纳与演绎
精确与误差
变化与不变
巧思妙解
椭圆上的蝴蝶
无穷远点在哪里
用圆规画线段
……
精彩书摘:
青出于蓝
圈子里的蚂蚁
好多年以前,我像你们这样大的时候,曾经和小蚂蚁开过这样的玩笑:
用樟脑球在地上画个圈,圈住一只蚂蚁。可怜的小蚂蚁,爬来爬去,再
也不敢爬出这个圈子了。
这个圈,是三角形的也好,正方形的也好,不规则的鸭蛋形也好,对小蚂蚁来说都是一样的——反正爬不出去。
在我们看来很不相同的三角形与圆,此时此刻,对于蚂蚁却没有什么区别了。蚂蚁感兴趣的是:这个圈有没有一个缺口?
有一门数学,叫拓扑学。数学家在研究拓扑学的问题的时候,倒和小蚂蚁有点同感。这时,他们也觉得,三角形的圈、圆形的圈、矩形的圈,没有什么分别,反正是个圈。
是不是拓扑学家的眼光就和蚂蚁的眼光完全一样呢?也不尽然。如果圈子很大,能圈进半个地球,或圈子极小,小得放不进一粒细沙,蚂蚁就无所畏惧了。这就是说,圈子的大小,在蚂蚁看来是不同的;.但对于拓扑学家,圈子的大小是真正无所谓的,小得像原子,大得像太阳系都一样,反正是个圈子。
在弹性很好的橡胶膜上画个图形,你把橡胶膜压缩、扯大或揉成一团的时候,图形会变得稀奇古怪。三角形也许会变成六边形,圆圈也许会变成一只小鸭。但只要不把橡胶膜扯破,不把某两部分粘合在一起,在拓扑学家看来,这个图形就等于没有变。
从拓扑学的观点来看,皮球和橡胶做的空心洋娃娃没有什么分别,但皮球和汽车轮胎却完全不同。的确,蚂蚁放在皮球里爬不出来,放在轮胎里也爬不出来,但拓扑学家却有更巧妙的手段来查清皮球与汽车轮胎之间的不同。如果轮胎里有两只蚂蚁,可以用一块圆环形隔板把它们隔开,在皮球里,圆环形的隔板是不可能把两只蚂蚁隔开的!
拓扑学家把我们眼里很多不同的图形看成是相同的,然后把他们眼里相同的图形归为一类。分类的结果,平面上的封闭曲线,如果不带端点,不带分岔点,就只有一种:圈。
空间的封闭曲面,如果不带边缘(圆筒、碗都有边缘,球、轮胎都没有边缘),不带分岔点,最简单的是球面。