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经典趣味数学:一个正方形可以分成几个大小可以不相等的小正方形?

(2013-06-03 23:43:46)
标签:

正方形

完美正方形

完美矩形

erdos

分类: 小学数学
    这个问题在允许小正方形可以相等的时候是容易的,如果用n表示分成的小正方形的个数,则n=2,3时显然是无解的,n=4时,“田”即可满足,n=5时也无解(why?),而n=6,7,8时,如下图所示:
http://s4/mw690/c09bbd88tde432a8c3373&690

 于是,n=9时,可以先将正方形利用“田”分解为四个相等的小正方形,再将其中一个分解为6个小正方形得到解决;类似地,先将正方形利用“田”分解为四个相等的小正方形,再将其中一个分解为7个小正方形或8个小正方形,则得到n=10或11时的分解方案......
这样就可以得到n大于或等于6的任意取值的分解方案了。

    但这个问题的难度体现在如果要求小正方形面积都不相等的情形,这个情形是相当困难的,曾经引起一流数学家们的关注,著名数学大家爱多士(Erdos)甚至因此给出过一个错误的猜想,即这样的情形不可能存在。1978年荷兰的杜依维斯蒂尤(Duijvestin)给出如图所示的分为21个不同的小正方形分割方法,而且用计算机证实,21是最小的。

    上面的问题又称为完美正方形问题(perfect squared square),更一般地,还有完美矩形问题(perfect squared rectangle)等,至今仍然是一个有趣的研究领域,要了解具体进展,可以参考主题网站: 

    更多数学、数学教育话题,请关注九章格每日更新:www.philomath.cn


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