数学不简单:从《最强大脑》发现思维乐趣
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多面体一笔画

拓扑学研究的是物体在弹性变形下保持不变的特征,你所考虑的物体就像一块橡皮泥或一个能够拉伸或拖曳的平面一样,拓扑学不考虑图形的大小、形状和刚直性。在拓扑学中,“多长”“多大”这类特征是没有意义的,它注意的是“哪里”“中间”“内部”或“外部”等性质。

对于一个简单多面体(指其中没有洞的多面体),我们可以把它去掉一个面,然后将其余部分展平,不让膜分裂,也不让它起褶痕。多面体的棱或许变成弯曲状的线,使图形变丑了,但利用伸缩自由性,它仍可以变成美丽的图形。如图2-8(a)的四面体ABCD,在底面BCD上开一个洞,然后向四周拉伸变成图2-8(b)的样式。外圈不整齐的一圈就是拉伸后小洞的轮廓,如果把开了洞的一面去掉,再把棱拉直或变曲就可以得到图2-8 (c)或(d)。所以在拓扑学的意义下,这4个图形是等价的。

有了这个概念,就可以把立体一笔画问题转化为平面一笔画问题。只要数一数这个多面体有多少个奇点,就可以得到正确的结论,选手们也可轻松晋级。

图2-8