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168.用正方形拼出的矩形

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  ※168.用正方形拼出的矩形

  莫伦(Zbigniew Moroń,1904—1971)

  1925年

  波兰数学家莫伦发现可以用边长分别为3,5,6,11,17,19,22,23,24和25的10个正方形拼出边长为65 × 47的矩形。

  壁纸图群(1891年),渥德堡铺砖法(1936年)及潘洛斯铺砖法(1973年)

  这是一个起码困惑数学家们超过一世纪的谜题,主要目的是用“正方形”拼出一个矩形或正方形,如果是拼成正方形的话,这个问题也被称为“可完美分解的正方形”。这个问题一般化的描述如下:请使用大小不同、边长为整数的各种正方形拼出一个矩形或正方形。这个问题看起来很简单,读者们甚至可以直接拿起手边的纸笔画画看,可是事实上却只有非常少数的拼贴方式可以完成目标。

  第一个完成拼贴的矩形在1925年出自波兰数学家莫伦之手。更具体地说,莫伦发现边长为33×32的矩形可以用九个边长分别为1,4,7,8,9,10,14,15和18的正方形拼贴而成,莫伦还发现边长为65×47的矩形可以用十个边长分别为3,5,6,11,17,19,22,23,24和25的正方形拼贴而成。多年以来,许多数学家则认为根本不存在有所谓“可完美分解的正方形”。

  1936年,四位剑桥大学三一学院的学生—布鲁克斯(R.L.Brooks)、史密斯(C.A.B.Smith)、史东(A.H.Stone)、塔德(W.T.Tutte)—开始深入研究这个让他们情有独钟的主题,这四位数学家最终在1940年发现第一个可以由69个正方形拼贴而成的可完美分解正方形!布鲁克斯之后还找出可以只用39个正方形的简化版解答。杜威斯特贞(W.J.Duivestijn)在1962年证明任何可完美分解的正方形必须涵盖至少21个大小不同的正方形,他之后也在1978年找到这种拼贴方法,并证明出这是唯一一个最小的可完美分解正方形。

  1993年,查普曼(S.J.Chapman)找到只用五个正方形拼出莫比乌斯带的方法;大小不同的正方形也同样可以拼出圆柱面,不过起码需要使用9个正方形才能完成。 数学之书:数学史上250个里程碑式的发现

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