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程序员的数学思维修炼

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10.3线条哪里去了?

书籍名:《程序员的数学思维修炼》    作者:周颖



10.2节介绍的是方格的判断,这节我们来看一个与线条有关的有趣问题。让我们从一个魔术开始。



10.3.1 神奇的魔术


魔术师拿出一张白纸展示给观众看,然后在这张纸上画了10根线条,并将画线后的纸张展示给观众,逐一数了一下线条的数量,没错,是10条,如图10-13所示。

图10-13

接着,魔术师拿起剪刀沿纸张对角剪了下去,剪完以后,魔术师又将剪成三角形的两部分拼接起来。这时,展示给观众看时,这张纸上只有9根线条了!如图10-14所示。

图10-14

魔术师并没有将某一根线条剪下扔掉!只是沿对角剪了一下,没有扔掉任何东西,还是原来的纸张,原来10根线条,怎么少了一根?这根线条到哪里去了呢?



10.3.2 解析丢失的线条


为什么会丢失一根线条呢?其实原理很简单,下面我们来分析一下。

首先,在画10条线条时,每条线之间的间距要相等,线条等长,并且在高度方向上对齐。

接着,连接第1条线的下端与第10条线的上端画一条虚线,如图10-15所示。沿着这条虚线将纸张剪开,就得到如图10-16所示的两张三角形的纸张。可看到,每张三角形纸张中都只有9条线,左图中第10条线没有,该条线完全位于右图中,同样,右图中第1条线也没有,该条线完全位于左图中。

图10-15

图10-16

接下来,将两个三角形进行错位拼接,得到如图10-17所示结果。数一下图10-17拼接后的线条数量,只有9条!

图10-17

从图10-16中可看出,当魔术师将纸张剪成两个三角形时,实际上是将原来的10条线条剪分成了18条长短不一的线条(每个三角形中有9条)。由于最初画线时9条线的间距是相同的,因此,在重新拼接时,可进行错位拼接,就可得到最终的9条线条。

在图10-17中可看到,原来的第1条线下方增加了一部分长度,增长了多少呢?我们来计算一下,设最初画的线条长度为x,则10条线长度共为10x。而图10-17中共有9条线,每条也相等,设每条长度为y,则9条线长度共为9y。显然,图10-17所示9条线的总长度与图10-13所示10条线的总长度是相等的,也就是说:

则:

也就是说,拼接后每条线的长度比初始长度要长。

类似地,如果将图10-17所示下方三角形向右移动,又可恢复到10条线条的状况。