如果一些圖形可以無縫隙的鋪滿一個平面,相拼接的邊相等,每個拼接點處各個角的和為360°,我們稱其可以完成平面密鋪(是平鋪問題一類),如下圖:
平鋪問題是天津公務員行測數(shù)量關系中一類重要的平面幾何問題,著重考察是正多邊形的平鋪問題。并且可以延伸出圓的平鋪問題。我們先看一下下面的天津公務員行測數(shù)量例題。
【例題】在用多邊形對平面進行密鋪時,相拼接的邊相等,每個拼接點處各個角的和為360°,我們稱其可以完成平面密鋪。那么一下哪種圖形不能單獨完成平面密鋪?( )
A.正三角形 B.正方形
C.正六邊形 D.正八邊形
這道題不算難,我們可以通過生活經(jīng)驗就可以得到答案。正三角形當然可以鋪滿平面,正方形也可以鋪滿平面,(類似我們常見的地板磚)。正六邊形則類似自然界的蜂窩狀分布,也可以鋪滿一個平面。如果我們要嚴格的來證明的話,正多邊形的內(nèi)角是,并且內(nèi)角必須是360的因數(shù),這樣才能保證幾個角對在一起可以不留縫隙。滿足這個條件的n只有3,4,6 。
所以可以鋪滿平面的正多邊形是正三角形,正方形和正六邊形。
如果我們考慮一些圓鋪滿一個平面呢(圓與圓之間可以有交疊)。我們套用正多邊形平鋪平面的結(jié)論,一個正多邊形可以對應著一個圓,一個正多邊形鋪滿一個平面對應著一種圓鋪滿平面的方式
很容易發(fā)現(xiàn),最后一種情況也就是六邊形對應的圓的平鋪所用的圓最少。這是一個很有用的結(jié)論,因為有時候有的題目會問你用最少的圓覆蓋一個形狀,這時候圓和圓的交疊方式就起到至關重要的作用,我們知道六邊形對應的圓的平鋪時候圓與圓交接部分最小,這就意味著所“浪費”的面積最小,這樣我們就可以覆蓋一個形狀時候使用的圓最少。
【例】為了澆灌一個半徑為10米的花壇,園藝師要在花壇里布置若干個旋轉(zhuǎn)噴頭,但庫房里只有澆灌半徑為5米的噴頭,問花壇里至少要布置幾個這樣的噴頭才能保證每個角落都能澆灌到?( )
A. 4 B. 7
C. 6 D. 9
這道題就是要用最少的圓覆蓋一個形狀——一個更大圓。通過我們剛才的講解,我們確定半徑為5米的小圓之間的分布方式是以六邊形密鋪的方式分布的。這道題我們可以轉(zhuǎn)換為用半徑5米的小圓的內(nèi)接正六邊形密鋪鋪滿一個半徑為10米的圓,如果這些正六邊形可以覆蓋這個半徑10米的圓,那么那些半徑5米的圓也可以通過正六邊形的擴展來蓋滿整個平面。
如果想用盡可能少的正六邊形覆蓋這個大圓,我們可以采取上圖一樣的覆蓋方式,我們把一個正六邊形放在大圓圓心的位置,然后在這個中間的正六邊形周圍圍上六個正六邊形,正好可以蓋滿這個大圓,用了七個正六邊形,所以用七個小圓也可以覆蓋滿這個大圓。
平鋪問題是平面幾何問題中一類很有意思的問題,我們要正確把握正多邊形的密鋪方式以及對應的圓的平鋪方式,這類問題就會迎刃而解。
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