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棋子总数问题

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用象棋的棋子摆成底边棋子数和行数相等的三角形的形状。我们可以把底边的棋子数当作底边的长,把棋子的行数当作三角形的高,用这种方法来计算棋子数。例如,边长为4颗棋子的三角形,根据公式,棋子数应该为(4×4)/2=8(颗),但是实际情况是10颗。又如,边长为3颗棋子的三角形,根据公式,棋子数应该为(3×3)/2=4.5颗。但实际情况是6颗。到底是怎么一回事呢?我想到了三种解释。你想到几种? 

提示一下,按照公式,算到的结果都少了,而且还有半颗棋子的情况。  


1楼2007-01-01 15:26回复
    发信人: jjwr (先回红楼,再战三国,唯我猴儿,啸傲水泊), 信区: Literature
    标 题: 一个与文学有关的数学问题
    发信站: 荔园晨风BBS站 (2005年07月13日17:05:08 星期三), 站内信件

     文学需要想象。我下面用一个数学问题来碰撞一下大家的想象:
     用象棋子摆成一个边长为五颗棋子的菱形,由于共有五排棋子,我们可以将这个菱形
    的高推定为五排,菱形的面积为25,所以棋子的总数为25个。
     现在,我们用象棋子摆成一个边长为五颗棋子的等边三角形。这时候仍是五排,但按
    照上面的计算法,将棋子的高推定为五排,则面积为25/2,也就是说,共使用了25/2颗棋
    子来摆成这个正三角形。而见到此文的诸位可以去摆一下,就会发现,根本就没有出现半
    个棋子的可能。而且棋子数也是15个,而不是上面计算出来的12.5个。
     在善于想象的你想象出来之前,我可以告诉你,棋子数并不是5*5/2个而是5*6/2个。
    而且当等边三角形的边长为任意颗棋子数的时候(设边长为n 颗棋子),总棋子数都可以
    按照n*(n+1)/2 这个公式计算出来,而不是n*n/2 。
     于是善于想象的你又会说,等边三角形的底和高不可能相等。你是对的。但是按照你
    的说法,等边三角形的高应该是5/2 倍根号三,也就是说,如果按照“正确”的计算法,
    棋子数中间已经不仅仅是出现上面所见的分数那么恐怖了,连无理数也出现了。而且,按
    照“正确”的计算法,正三角形的高肯定比边长要小,因此计算结果应该少于25/2 ,而不
    是如上面所说,反而等于5*6/2 。
     哈哈哈哈,这下你的脑袋弄糊涂了没有呢?你知道是怎么回事呢?下次和下下次上网
    的时候,我会告诉你两种不同但是都合理的解释。
     当然,也欢迎你在我告诉你解释之前先来解释一下。


    2楼2007-01-01 15:36
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      发信人: jjwr (先回红楼,再战三国,唯我猴儿,啸傲水泊), 信区: Literature
      标 题: 补充说明
      发信站: 荔园晨风BBS站 (2005年07月15日18:24:47 星期五), 站内信件

       五“排”跟五个棋子直径是两回事,这也缘自于我对菱形的记忆有那么一点误差,我
      忘记了菱形是可以有很多内角度的。我在问题中提到的菱形其实是内角度为60和120 的菱
      形,即正好可以分成两个正三角形的那种菱形。所以一排只有根号三的一半倍棋子直径那
      么高。


      4楼2007-01-01 15:41
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        发信人: jjwr (先回红楼,再战三国,唯我猴儿,啸傲水泊), 信区: Literature
        标 题: 答案三
        发信站: 荔园晨风BBS站 (2005年08月26日11:05:52 星期五), 站内信件

         在答案二里面,我们发现所谓的正三角形其实是我们的一个错觉。那么,这个错觉错
        得到底有多么离谱呢?如果继续展开我们的想象力,我们就可以发现,错觉也是可以重新
        成为真实的。

         仍然以边长为5 颗棋子为例,按照答案二的解读,从底边依次递减,减到一颗棋子的
        时候,最上面那颗棋子代表了一个棋子的上底。但是继续往上呢?真的什么也没有吗?如
        果你上过小学二年级,你就会大声回答,那上面有一个0 。你是对的,那上面的确存在一
        个0 。数学中的0 在现实中是很难被发现的,除非你真正需要它。现在我们的答案三就非
        常需要这个0 ,所以我们不得不去发现它。与答案二中叙述的每次递减一样,从1 到0 同
        样需要一排棋子的距离,这一点可以用相似形来加以证明,由于证明比较简单,这里就省
        略了。在答案二中,我们因为最上面是1 不是0 而认为摆出的不是三角形而是上底为1 的
        梯形,现在最上面又是0 了,那么,三角形也就重新回来了。只不过,这个三角形的高要
        比我们先前误认的“正三角形”多那么一排。也就是说,这是一个底边为5 ,高为6 的三
        角形,棋子数为5*6/2=15颗。同样可以适用于所有类似的“正三角形”,即边长为n 颗棋
        子摆成的“正三角形”,其底边为n 颗棋子,高由于有一个看不见的0 的存在,应该为
        n+1 ,棋子个数可以根据三角形面积公式计算为n*(n+1)/2 颗。

         在对于这个问题的三种答案中,真是真真假假,无中生有,这正好印证了《红楼梦》
        中的一副对联:假作真时真亦假,无为有处有还无。


        6楼2007-01-01 15:45
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          • 222.182.201.*
          象棋这个圆形形状不可能堆砌出标准三角形来,n*(n+1)/2是三角形面积的计算方法,而显然圆形象棋来摆的话,中间有很多地方无法填满,如果以象棋中心线来作为连线的话,也会有误差≥一句话,这个公式不适合。


          如果用标准60度的等边三角形来堆砌的话,这个公式与个数就能很准确的对应了。



          02


          7楼2007-01-02 15:10
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            • 222.182.201.*
            分析有些失误,6楼的解释很对
            也可以用序列的方法求解或者用梯形的方式求解,因为那个0确实让人忽视。n*(n+1)/2是正确的

            楼上
            n*(n+1)/2是三角形面积的计算方法改为:n*n/2是三角形面积的计算方


            8楼2007-01-02 18:23
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