zgg___ 发表于 2010-8-13 10:20:21

让我们研究一下灌水问题吧

问题1:有一个袋子,是由两个边长为1的正方形的理想材料[注1],通过将其对应边粘在一起来构成的(就是最普通的那种塑料袋了),现在往里面灌水(不要问从哪里灌,呵呵),问最多可以装多少体积的水?

[注1]:所谓的理想材料,它的厚度为0,而且就像张三丰的拳法,其软如绵,其坚似铁。它没有丝毫的延展性,不可以拉伸,也不能被撕开;同时它可以被任意的弯曲和折叠,可以打死折,可以折叠多次厚度还是0,折痕之间的距离可以任意小,反正是可以任意的摆弄。我不知道这个条件是否能推导出它可以“收缩”,感觉上是可以的。

问题2:将问题1中的“边长为1的正方形”,换成“直径为1的圆形”,问最多可以灌多少水?(由于对称性,问题2或许可以做为问题1的热身。)

问题3:有一个边长为1的立方体纸盒(理想材料的呦),它可以灌进超过1的体积的水么?(这个问题是最近在美国数学月刊上看到的,是它使我写了这个帖子。)

问题4:一个直径为1的圆,通过折叠,将它的周长缩小为一个点(就是包包子啦),它可以装多少水(馅)?

问题5:仿照上面的思路,我们可以编出许多问题来,最终都是问能灌多少水,故管这类问题叫做灌水问题。那么问:灌水问题是属于数学的哪一部分呢?

gxqcn 发表于 2010-8-13 10:55:23

这个问题有点意思。:)

wayne 发表于 2010-8-13 10:58:03

我先灌一下水。

感觉还是属于组合几何学范畴的,
http://en.wikipedia.org/wiki/Discrete_geometry

俺有一思路,先设法把一张正方形的纸 折叠成一个有一面开着口的几何体,这个几何体越凸越好。

风云剑 发表于 2010-8-13 12:24:59

很有意思的问题啊。
第一题是1/8?

风云剑 发表于 2010-8-13 12:28:39

第二题PI/32?

以上纯属瞎猜:lol

wayne 发表于 2010-8-13 13:01:17

把一张正方形的纸对折,把两对小半边 黏结起来。
然后把两头鼓起来,成圆锥状。
对另一张纸做同样的操作,然后把两张纸的开口粘合起来。

不知这种形状如何?体积应该不难算

mjs1wh 发表于 2010-8-13 23:04:26

灌水后应该都是一些长角的球体吧,用曲面积分可以计算。

没——问题 发表于 2010-8-14 12:38:43

第四个应该就是赤道长为1的球吧

没——问题 发表于 2010-8-14 12:39:45

第三题只问能或不能还是容易的吧

wayne 发表于 2010-8-16 12:03:56

刚才一顿海搜。
收获大致如下:
1、折纸(Origami)中有好多有趣的数学问题值得研究,国外有好多人跟zgg_一样对折纸中的数学很感兴趣:
http://erikdemaine.org/folding/

2、折纸能形成的曲面叫可展曲面,高斯曲率恒为零的: Developable surface
3、第三届国际会议,关于折纸中的数学,数学,教育,在2001年举行,但好像之后就没后文了:
http://kahuna.merrimack.edu/~thull/osm/osm.html
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