趣题:用奇数个相同的多联骨牌组成轴对称图形

    由单位正方形拼接而成的图形叫做多联骨牌(Polyomino)。一个有趣的问题是,能否用奇数个相同的多联骨牌拼成一个对称图形?答案是肯定的。右图显示了如何用奇数个相同的多联骨牌拼接出中心对称图形和沿对角线方向轴对称的图形。
    下面的问题该轮到你来回答了。你能否用奇数个相同的多联骨牌拼接出一个左右轴对称的图形?当然,你所使用的多联骨牌本身必须是不对称的。为了方便起见,下文我们所说的“轴对称”均不再考虑沿对角线方向对称的情况。
    五联骨牌共有12种。令人吃惊的是,对于上述问题,所有这12种骨牌都有至少一个解。其中长条形、十字架形、T字形和U字形这4种是本来就对称的。你能否找出其余8种五联骨牌的解?
    并非所有的多联骨牌都是有解的,有一些六联骨牌就没有解。你能否找出一个没有解的多联骨牌,并证明它确实不可能有解?

    其实,用奇数个相同的多联骨牌拼出左右轴对称的图形是完全有可能的,并且这样的情况非常之多。下面随便举几个例子。你刚才都想到了哪些?
  

    对于这个问题,8种非对称的五联骨牌都是有解的。下面就是这8个图形的解:
  

    下面我们证明,你永远不可能用奇数个h形六联骨牌排成一个左右轴对称的图形。
  
    像国际象棋棋盘一样对拼出来的图形进行染色(图1),你会发现同一块h形骨牌里两种颜色的格子数量始终不等(图2),奇数个骨牌加起来两种颜色的总格子数目显然也就不会相等;但一个沿格子边线轴对称的图形,两种颜色的格子应该一样多才对。现在的问题是,如果对称轴在格子内的中心线上咋办。为此,我们还需要对拼出来的图形进行带状染色(图3)。注意到不管这些骨牌怎么放,同一个骨牌中每种颜色的格子都是奇数个(图4),奇数个骨牌加起来,每种颜色的格子总数也都还是奇数个。而在拼接出来的图形里,对称轴所在的那些格子全是一种颜色,另一种颜色的格子则左右对称分布,这种颜色的格子数应该有偶数个才对。这样我们就证明了,用奇数个h形六联骨牌不能拼出轴对称的图形。

更多的结论可以在这里看到:http://www.monmouth.com/%7Ecolonel/oddities/index.html

David Copperfield的电视互动魔术

    昨天(今天)零点时,春晚惊现多年以来我所看到的最傻B的节目,它具备了一个傻B节目所必需的所有元素:火星、做作、李咏。李咏说“蓄谋已久”这个词时差点说错,并且揭密环节的台词也很囧(什么“有600张我也全换了”之类的)。很不要脸的是,屏幕上居然打了一句魔术设计某某某,而我记得这个魔术(好象)是David Copperfield的。我小学二年级时就知道了这个经典魔术,并且变给了当时班上的一个漂亮MM看,可见这个魔术有多么火星;估计大家和我一样,很早以前也都见过这魔术,这玩意儿在网上遍地都是,其火星程度与小胖有一比。其实,David Copperfield还有很多电视互动魔术,傻B的CCTV偏偏选择了最火星的一个,实在是失败啊。
    下面与大家分享David Copperfield的另一个电视互动魔术,虽然原理没有那么精妙,但至少不那么火星,还是比较有娱乐价值的。 有网友说这个曾经上过春晚的?我咋没见过……糟了,我自己火星了

    

老规矩,放个YouTube链接:http://www.youtube.com/watch?v=tDq9WaZrn70

另一些互动魔术:
http://www.youtube.com/watch?v=GQ0IHRETnLE (类似的手法,加强为四个方向上的移动)
http://www.youtube.com/watch?v=Zq63Me7UqKg (Criss Angel的节目广告,关于瞬时记忆)

Menger海绵体的斜截面是什么样子的

  
    Menger海绵(Menger Sponge)是三维空间中的经典分形图形,是Sierpinski地毯的三维扩展,最先由数学家Karl Menger提出。它的构造完全仿照Sierpinski地毯的构造方法,只是把平面上的地毯改成了空间中的海绵:把立方体分成27个小立方体,挖掉每一面中心和整个立方体中心共7个小立方体,对剩下的20个立方体递归地进行操作。它的Hausdorff维度为(ln20)/(ln3),约等于2.726833。你能想象出它的截面是什么样子的吗?偶然发现这样一个奇图,发上来与大家分享:

  

图片来源:http://flickr.com/photos/sbprzd/1432723128/

非传递性骰子:A比B好,B比C好,A不一定比C好

    在数学中,比较运算是有传递性的。如果A>B,且B>C,那么一定有A>C。但现实生活中却不一定是这样。三个人两两之间进行比赛,有可能A比B要强,B比C要强,但C反过来赢了A。事实上,这种现象即使在数学中也是存在的。在一些概率事件中,类似的“大小关系”很可能并不满足传递性。
    右边有四颗骰子,分别用A、B、C、D来表示。我让你先选择一颗你自己认为最好的骰子,然后我再从剩下的三个骰子中选一个。抛掷各自所选的骰子后,谁掷出的数字大,谁就赢了。那么,你应该选哪颗骰子好呢?
    其实,不管你选哪一个骰子,我获胜的概率总是要大一些,因为剩下的三个骰子中总有一个骰子比你的要好。事实上,在这四颗骰子中,A赢B的概率是2/3,B赢C的概率是2/3,C赢D的概率是2/3,D赢A的概率还是2/3,因此不管你选的是哪一个骰子,只要我选择它左边的那一个(如果你选的是最左边的,则我选择最右边的),我总保证有2/3的概率获胜。你认为这样的事情有可能吗?对你来说这样的事情合乎情理吗?

    如果你不信的话,我们可以一起来算一算:
    A和B比时,只要A扔出4的话A就赢了,这有2/3的概率;
    B和C比时,只要C扔出2的话B就赢了,这有2/3的概率;
    C和D比时,若C扔出6则C一定能赢,若C扔出2则胜负几率对等,因此C获胜的概率是(1/3) + (2/3)*(1/2) = 2/3;
    D和A比时,若A扔出0则D一定能赢,若A扔出4则胜负几率对等,因此D获胜的概率是(1/3) + (2/3)*(1/2) = 2/3。

趣题:每一列中至少有一个数字0或数字9

    H.W.Richmond在1921年的第10期The Mathematical Gazette里提出了这样一个问题:
    任意写下一个数,再在它下面写下它的2倍、3倍、4倍、……、9倍。把这些数按位对齐,每一列里恰好有9个数字(前面几行中的首位为空时该位置视作0)。证明,每一列中至少有一个数字0或者数字9。
  

    设我们最初写下的数为S,则这9个数分别为S, 2S, 3S, …, 9S。假如某一列里任一个数字都不等于0或者9,这也就是说该列的所有9个数字都只能取1到8里的数,于是由鸽笼原理,必定存在两个数aS和bS,该位上的数字是相同的。不妨设a>b,于是,在aS-bS中,该位置上的数字必然只能是0或者9(这取决于它前面是否有借位),而aS-bS=(a-b)S显然也在这9行数里面。

题目来源:http://www.cut-the-knot.org/Curriculum/Arithmetic/ZerosAndNines.shtml