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    制作莫比烏斯圈(麥比烏斯圈)

    導讀 大家好,我是小華,我來為大家解答以上問題。制作莫比烏斯圈,麥比烏斯圈很多人還不知道,現在讓我們一起來看看吧!1、麥比烏斯圈(M?bius...

    大家好,我是小華,我來為大家解答以上問題。制作莫比烏斯圈,麥比烏斯圈很多人還不知道,現在讓我們一起來看看吧!

    1、麥比烏斯圈(M?bius strip, M?bius band)是一種單側、不可定向的曲面。

    2、因A.F.麥比烏斯(August Ferdinand M?bius, 1790-1868)發現而得名。

    3、將一個長方形紙條ABCD的一端AB固定,另一端DC扭轉半周后,把AB和CD粘合在一起 ,得到的曲面就是麥比烏斯圈。

    4、 麥比烏斯圈的發現: 數學上流傳著這樣一個故事:有人曾提出,先用一張長方形的紙條,首尾相粘,做成一個紙圈,然后只允許用一種顏色,在紙圈上的一面涂抹,最后把整個紙圈全部抹成一種顏色,不留下任何空白。

    5、這個紙圈應該怎樣粘?如果是紙條的首尾相粘做成的紙圈有兩個面,勢必要涂完一個面再重新涂另一個面,不符合涂抹的要求,能不能做成只有一個面、一條封閉曲線做邊界的紙圈兒呢? 對于這樣一個看來十分簡單的問題,數百年間,曾有許多科學家進行了認真研究,結果都沒有成功。

    6、后來,德國的數學家麥比烏斯對此發生了濃厚興趣,他長時間專心思索、試驗,也毫無結果。

    7、 有一天,他被這個問題弄得頭昏腦漲了,便到野外去散步。

    8、新鮮的空氣,清涼的風,使他頓時感到輕松舒適,但他頭腦里仍然只有那個尚未找到的圈兒。

    9、 一片片肥大的玉米葉子,在他眼里變成了“綠色的紙條兒”,他不由自主地蹲下去,擺弄著、觀察著。

    10、葉子彎取著聳拉下來,有許多扭成半圓形的,他隨便撕下一片,順著葉子自然扭的方向對接成一個圓圈兒,他驚喜地發現,這“綠色的圓圈兒”就是他夢寐以求的那種圈圈。

    11、 麥比烏斯回到辦公室,裁出紙條,把紙的一端扭轉180°,再將兩端粘在一起,這樣就做成了只有一個面的紙圈兒。

    12、 圓圈做成后,麥比烏斯捉了一只小甲蟲,放在上面讓它爬。

    13、結果,小甲蟲不翻越任何邊界就爬遍了圓圈兒的所有部分。

    14、麥比烏斯圈激動地說:“公正的小甲蟲,你無可辯駁地證明了這個圈兒只有一個面。

    15、” 麥比烏斯圈就這樣被發現了。

    16、 奇妙的麥比烏斯圈: 做幾個簡單的實驗,就會發現“麥比烏斯圈”有許多讓我們驚奇有趣的結果。

    17、 你弄好一個圈,粘好,繞一圈后可以發現,另一個面的入口被堵住了,原理就是這樣啊. 如果在裁好的一張紙條正中間畫一條線,粘成“麥比烏斯圈”,再沿線剪開,把這個圈一分為二,照理應得到兩個圈兒,奇怪的是,剪開后竟是一個大圈兒。

    18、 如果在紙條上劃兩條線,把紙條三等分,再粘成“麥比烏斯圈”,用剪刀沿畫線剪開,剪刀繞兩個圈竟然又回到原出發點,猜一猜,剪開后的結果是什么,是一個大圈?還是三個圈兒?都不是。

    19、它究竟是什么呢?你自己動手做這個實驗就知道了。

    20、你就會驚奇地發現,紙帶不僅沒有一分為二,反而剪出一個兩倍長的紙圈。

    21、 有趣的是:新得到的這個較長的紙圈,本身卻是一個雙側曲面,它的兩條邊界自身雖不打結,但卻相互套在一起。

    22、我們可以把上述紙圈,再一次沿中線剪開,這回可真的一分為二了!得到的是兩條互相套著的紙圈,而原先的兩條邊界,則分別包含于兩條紙圈之中,只是每條紙圈本身并不打結罷了。

    23、 關于麥比烏斯圈的單側性,可如下直觀地了解,如果給麥比烏斯圈著色,色筆始終沿曲面移動,且不越過它的邊界,最后可把麥比烏斯圈兩面均涂上顏色,即區分不出何是正面,何是反面。

    24、對圓柱面則不同,在一側著色不通過邊界不可能對另一側也著色。

    25、單側性又稱不可定向性。

    26、以曲面上除邊緣外的每一點為圓心各畫一個小圓,對每個小圓周指定一個方向,稱為相伴麥比烏斯圈單側曲面圓心點的指向,若能使相鄰兩點相伴的指向相同,則稱曲面可定向,否則稱為不可定向。

    27、麥比烏斯圈是不可定向的。

    28、 麥比烏斯圈還有著更為奇異的特性。

    29、一些在平面上無法解決的問題,卻不可思議地在麥比烏斯圈上獲得了解決。

    30、比如在普通空間無法實現的“手套易位問題”:人左右兩手的手套雖然極為相像,但卻有著本質的不同。

    31、我們不可能把左手的手套貼切地戴到右手上去;也不能把右手的手套貼切地戴到左手上來。

    32、無論你怎么扭來轉去,左手套永遠是左手套,右手套也永遠是右手套。

    33、不過,倘若自你把它搬到麥比烏斯圈上來,那么解決起來就易如反掌了。

    34、 “手套易位問題”告訴我們:堵塞在一個扭曲了的面上,左、右手系的物體是可以通過扭曲時實現轉換。

    35、讓我們展開想象的翅膀,設想我們的空間在宇宙的某個邊緣,呈現出麥比烏斯圈式的彎曲。

    36、那么,有朝一日,我們的星際宇航員會帶著左胸腔的心臟出發,卻帶著右胸腔的心臟返回地球呢!瞧,麥比烏斯圈是多么的神奇!但是,麥比烏斯圈具有一條非常明顯的邊界。

    37、這似乎是一種美中不足。

    38、公元1882年,另一位德國數學家費力克斯?克萊茵(Felix Klein,1849~1925),終于找到了一種自我封閉而沒有明顯邊界的模型,后來以他的名字命名為“克萊因瓶”。

    39、這種怪瓶實際上可以看作是由一對麥比烏斯圈,沿邊界粘合而成。

    40、 通常的一張紙條兩端對接得到的紙環是有兩個面的。

    41、你拿一張紙條,一端扭轉180度,對接起來。

    42、這樣你用一支鉛筆在紙帶中央點一個點,然后以這個點為起點沿著紙帶畫線,畫一圈,兩個點重合了,但是不在同個面上。

    43、要想回到遠處,必須再走一圈。

    44、麥比烏斯圈其實是一怪圈。

    45、 麥比烏斯圈的應用: 數學中有一個重要分支叫“拓撲學”,主要是研究幾何圖形連續改變形狀時的一些特征和規律的,“麥比烏斯圈”變成了拓撲學中最有趣的單側面問題之一。

    46、麥比烏斯圈的概念被廣泛地應用到了建筑,藝術,工業生產中。

    47、運用麥比烏斯圈原理我們可以建造立交橋和道路,避免車輛行人的擁堵。

    本文到此講解完畢了,希望對大家有幫助。

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