許多謎題書籍中都會(huì)有一些謎題是要將一種形狀分割成至少幾部分,再重新組合出其他形狀.典型的謎題是將希臘十字形分成4部分而重新組合成1個(gè)正方形,如圖1所示.如果十字形是由5個(gè)單位正方形所組成,則十字形變形之后得到的正方形也應(yīng)具有相當(dāng)于5個(gè)平方單位的面積.
此謎題的兩種答案如圖2與圖3所示,但到底是如何完成的呢?
運(yùn)用鑲嵌圖案的方法可以得到一種答案,如圖4所示.將希臘十字形排列成鑲嵌圖案,然后連接相鄰十字形的中心,可形成面積為5平方單位的正方形鑲嵌圖案.
這樣即可清楚地看出如何由十字形分割出組成斜線部分正方形的4個(gè)部分.斜線部分正方形的邊長(zhǎng)為單位,也就是2×1長(zhǎng)方形的對(duì)角線長(zhǎng),利用勾股定理很容易求出這個(gè)值,如圖5所示.
那么就可以在十字形的鑲嵌圖案上移動(dòng)位置,即可得到如圖3所示的另一種答案.
畫出一個(gè)十字形的鑲嵌圖案(最好是用方格紙),然后將對(duì)應(yīng)于圖3的正方形鑲嵌圖案置于其上.
運(yùn)用鑲嵌圖案的方法,將圖6所示的3種形狀分割成能夠重新組合成正方形的部分.
另一種分割謎題是以圖6中的H形為基礎(chǔ),要將之分割成4個(gè)相同的部分而能重組成兩個(gè)H形.
如果一個(gè)長(zhǎng)方形能用一條直線分割為兩個(gè)部分,同時(shí)這兩個(gè)部分能組成一個(gè)正方形,那么這究竟是個(gè)怎樣的長(zhǎng)方形呢?
已知一長(zhǎng)方形邊長(zhǎng)為16cm與9cm,試證明可將此長(zhǎng)方形分成能夠組合在一起形成正方形的兩個(gè)部分(圖7).
到目前為止的分割問(wèn)題都是與轉(zhuǎn)換成正方形的形狀有關(guān),但由著名的美國(guó)謎題家羅以德(Sam Loyd)所提出的一個(gè)分割問(wèn)題即是從正方形開始,以圖8所示的一個(gè)分割正方形開始,要求設(shè)法將5個(gè)部分重新組合為:
(1)一個(gè)長(zhǎng)方形;
(2)一個(gè)直角三角形;
(3)一個(gè)平行四邊形;
(4)一個(gè)希臘十字形.
在畫這個(gè)分割圖形時(shí),請(qǐng)?zhí)貏e注意正方形內(nèi)的每一條直線,如果將它們延長(zhǎng),都會(huì)通過(guò)頂點(diǎn)與正方形一邊的中點(diǎn).
