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  • 1 # 化雪成冰845

    中國足球終於讓廣大球迷驚喜了一把,抓住了本來只存在於理論上的出線機會!發誓不再關注足球的小編都忍不住又開始關注了,作為一個數學控,突然發現眾多熱愛足球運動的人似乎很少有人留意到足球面的組成.從遠處看足球似乎是一個完美的球體.但事實上,傳統足球是由黑白兩色皮黏合、縫製成的多面體,其中黑塊皮為正五邊形,白塊皮為正六邊形.一個有趣的問題是:黑、白皮各有多少塊呢?

    於是一個標準的足球就開始在腦海中旋轉起來了,觀察後不難發現:黑塊皮周圍都是白塊皮,即每一黑色皮塊的邊皆與白色皮塊相鄰,而每一白色皮塊卻只有3條邊與黑色皮塊相接.設x為黑色皮塊的數目,而y為白色皮塊的數目.則黑白圖形相鄰邊的數目:5x=3y.因此足球面上的“黑白比”為x:y=3:5.利用這個比值,只需知道較少的黑皮塊數量,就可推算出較多的白皮塊數量.我們數一數,就可發現黑皮有12塊,由此可計算出白皮塊有20塊,而整個足球皮塊總數為32塊.

    這個問題如果不數黑皮塊也可得到解決,但要藉助於尤拉於1752年給出的凸多面體的尤拉公式.這一奇妙的定理描述了簡單多面體的頂點數、面數及稜數之間的關係:將多面體的面數與頂點數相加再減去稜數,結果總是2.亦即,設多面體的面數為F,頂點數為V,稜數為E,則三者之間滿足:

    現在設足球的面、頂點、稜分別為F、V、E,並設正五邊形、正六邊形分別有x、y個.易知,面數F=x+y;又因為每兩個相鄰的正多邊形恰好有一條公共邊,即每條稜均為兩個面的交線;此外,觀察可看到一黑兩白的相鄰三塊皮交於一個公共頂點,換言之每個頂點對應三條邊,所以稜數E,頂點數V分別為:

    於是,由尤拉公式F+V-E=2得到:

    與上面已經得到的5x=3y聯立,即可解得x=12,y=20.

    因此足球上的黑皮正五邊形有12個,白皮正六邊形有20個.

    或許是巧合?足球表面32塊黑白相間的球皮,似乎恰好可以象徵參加世界盃決賽圈比賽的32支隊伍

  • 中秋節和大豐收的關聯?
  • 日本忍著說的:臨,兵,鬥,者,皆,陣,列,在,前,是什麼意思?