上次帮家里弟弟完成数学实践作业,蹲在桌子前反复拼贴各类几何卡纸,折腾一下午,才算实打实摸清楚密铺的图形有什么规律,课本上干巴巴的定义根本讲不透实操里的细节,亲手试错后才摸透底层逻辑。
一开始完全是瞎拼乱凑。
随手翻出一沓正多边形卡纸,正方形、正三角形、正五边形、正八边形挨个往白纸上贴,下意识觉得只要是规整对称的图形,肯定都能铺满整个平面,不用留白也不会重叠。结果现实狠狠打脸,正方形和等边三角形贴得格外顺畅,边角严丝合缝,可正五边形不管怎么旋转、挪动位置,拼接处要么挤出重叠的边角,要么留出细碎的空白缝隙,换了正八边形也是一样的问题,反反复复调整十几遍,始终没法完整铺满纸面,当时只觉得奇怪,完全找不到问题出在哪。
后来才反应过来,密铺和图形好不好看、规不规整一点关系都没有,核心只看内角的度数。
当时找了量角器,挨个测量能成功密铺的图形内角,正方形每个内角固定九十度,四个正方形的内角凑在同一个顶点,刚好凑成完整的三百六十度,没有一丝多余和空缺。等边三角形单个内角是六十度,六个内角集中在一点,也能完美拼成一圈。就连普通的平行四边形、长方形,都是靠着内角拼接能凑满360度的特点,实现无缝密铺,这是所有可密铺图形共通的核心特点。
这是最实用、能直接套用的判断方法。
反观拼不成功的正五边形,单个内角是一百零八度,三个内角相加只有三百二十四度,差了一部分角度填不满空隙,四个内角相加四百三十二度,远超三百六十度,必然出现图形重叠。正八边形内角一百三十五度,三个拼接超标,两个拼接不够,怎么组合都凑不出标准圆周角度,这就是它们无法完成平面密铺的根本原因。我当时还不死心,试着把不同图形混搭拼接,最后发现只要顶点处内角总和达不到360度,不管怎么搭配,都做不到完美密铺。
不是只有规则正图形可以密铺,很多不规则图形也满足条件。
随便剪的普通梯形、不规则平行四边形,只要拼接在同一个顶点的所有内角,相加能刚好凑齐三百六十度,就可以连续铺满整个平面,不会出现缝隙和重叠。之前一直局限在正图形的认知里,白白绕了很多弯路,其实判断密铺从来不用看图形外形,只需要算顶点拼接处的内角和就行。
收拾散落的几何卡纸时,把所有拼不成功的五边形、八边形都叠在了收纳盒最底层。