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有趣的数学旅行(二)—— 哪个更加对称

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在我们的生活中,我们会发现,我们生活在一个充满对称的世界里:每片雪花的晶体是对称的,一只蝴蝶的双翼是对称的。雨滴和行星是球形的,晶体有着某种网络形的对称,星系呈螺旋形的对称,海浪的起伏在空间上是对称的。而大多数动物,如鹰、鲱鱼、大象等则是呈左右两边对称的。作为万物之灵的人,当我们站立时,也是一个完美的对称形体。英国诗人威廉·布莱克 曾经说过对称是一种美。

有趣的数学旅行(二)—— 哪个更加对称

有趣的数学旅行(二)—— 哪个更加对称

可是,对于一个四边形和一个圆形,哪个更加对称呢?也许这个问题很简单,凭借直觉可能就会得出圆形更加对称的结论。这里我们要考虑数学上的依据,那就是,在考虑对称性时,我们需要考虑绕图形中心的旋转,对于四边形来说,我们旋转90度,180度,270度以及360度以后 图形与原图形重合。所以正方形的对称操作的角度是[90,180,270,360],而圆形对应的对称集合是无数个。因而,我们可以得出结论,圆形是更加对称的。

有趣的数学旅行(二)—— 哪个更加对称

这对我们生活中有什么指导呢?我第一个想到的就是马葫芦井盖的设计,一般马葫芦井盖都是圆形。这样如果工人在井下工作时,井盖被旋转任意角度后,还是原来的位置,保持井盖不会掉下来。

大家可以做个头脑试验,如果是个正方形的井盖,那么情况会如何呢?

有趣的数学旅行(二)—— 哪个更加对称

 

 

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