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        四維盒子的展開圖

        2020-09-10 07:22:44
        關(guān)鍵詞:四維空間壓平平面圖

        能夠從特殊的情況推廣出一個(gè)通用的原則,是相當(dāng)不容易的一件事,它需要一些洞察力、想象力和發(fā)散思維能力,尤其在抽象的問題上,當(dāng)憑直覺解題開始顯得吃力的時(shí)候,這種推而廣之的方式可能會打開從顯見通往深奧的道路,比如,這個(gè)四維盒子的展開圖。

        大家都見過被拆開壓平的紙箱,從一個(gè)三維的立方體變成了一串連在一起的二維正方形,那么,四維的盒子拆開以后,我們就能在三維的空間中看到它,

        我們來做個(gè)推而廣之的實(shí)驗(yàn),從日常生活中人人都看得見的三維盒子開始,要得到一個(gè)立方體,需要六個(gè)面,這六個(gè)面是什么關(guān)系呢?

        我們觀察一個(gè)正方形,把它叫做“A”,A是一個(gè)二維的物體,它沿著第三維平移到A’處,它所經(jīng)過的就是一個(gè)三維的空間,把這個(gè)空間封閉起來,就成了一個(gè)盒子,那么需要封閉幾個(gè)面呢?觀察上面圖1.我們可以發(fā)現(xiàn),因?yàn)锳和A’兩條相互平行的邊之間需要一個(gè)面來封(叫做“B”),A有四條邊,所以一共需要四個(gè)B,一個(gè)起始面,一個(gè)截止面,四個(gè)封閉面,這就是一個(gè)立方體。

        把標(biāo)注過的三維盒子拆開,我們可以見到這樣的平面圖:起始的A各條邊都和一個(gè)B相連,截止的A’“掛”在這個(gè)對稱圖形的任意一個(gè)B上。

        三維物體是用二維物體封閉起一段空間,那么四維物體就是用三維物體來封閉四維空間,所以四維盒子的各個(gè)“面”應(yīng)該是立方體,剩下的問題是,需要幾個(gè)立方體?怎樣組合?

        如果在假想的第四維上平移,我們需要一個(gè)起始立方體A,一個(gè)截止立方體A’,以及若干用于封閉的立方體B,在A和A’兩個(gè)相互平行的面之間需要一個(gè)B,A有六個(gè)面,所以總共要六個(gè)B,看看上面的盒子展開圖3.四維盒子就不難拆開了:一個(gè)A在中央,各面粘上一個(gè)B,在這個(gè)對稱物體的任意一個(gè)B上粘個(gè)A’即可!

        怎么樣,和你想的一樣嗎?整個(gè)思路并不復(fù)雜,就像三維盒子可以有不同形式的展開圖,這個(gè)答案不是唯一的,其它的情況對想象力的要求更高,你有興趣做個(gè)不同的展開圖嗎?

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