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一张A4纸可以对折十次吗

2018-11-23仓万林

新高考·高一数学 2018年1期
关键词:厕纸学渣对折

仓万林

答案 这是假的!

来源(笑话):

学霸和学渣是同学,自习课上,学霸在题海中遨游之时,学渣总是在默默地做折纸手工,有一天,学霸也对折纸有了兴趣,便央求学渣教他做折纸,学渣淡淡地说:“要学折纸也可以,但这也要看你有没有天赋,把这张A4纸对折十次以后,再找我拜师不迟.”学霸折腾了半天,然后又默默去刷题了.

解释:

我们不妨找一张A4纸,大约300mm长,0.05mm厚,现在我们开始对折.第1次折叠后,它会变成150mm长,0.1mm厚;第2次,75mm长,0.2mm厚……等到了第8次(当然是你如果能做到),你会得到只有1.17mm长,却有12.8mm厚的纸,厚度比长度长了,想再折一次,实在进行不下去了.

从理论上讲,如果纸张厚度为零,可以进行无数次对折,但实际上纸张厚度总是存在的,刚才的想法也就行不通了.因为对折后纸张的宽度不能小于或者等于纸张的厚度,也就是说一张厚度为1mm的纸,对折后纸张的宽度应大于1mm.

这折纸问题还真是一个数学问题,

在数学上,所谓一张纸对折过n次,折完的纸必须有2n层,而当纸的厚度大于其长度时,这个条件是不可能满足的,问题的本质也就是我们经常挂在嘴边的指数增长,指数增长是一种我们几乎难以想象的非常高速的增长方式,比如y=2x,正是这个原因,把一张纸对折七次或八次以上,成为一个几乎不可能完成的任务.每对折一次,纸的厚度就会增加一倍,如果不断地对折一张纸,这个厚度就会呈指数增长;同时纸的长度每对折一次就会缩小1/2,纸的长度在不断对折过程中会呈指数减小,对于一张普通A4纸来说,在对折8次以后,纸张的厚度就会超过其长度,没有办法再次将这张纸进行对折,这和折纸的人有多大力气没有多少关系.

当然如果我们能用数学的眼光来看清问题的本质,刚才的问题也就有了转机.

下面我们来看看美国中学生布兰妮·加利文(Britney Gallivan)在2002年1月时创造的一个纪录,

她的厉害之处在于用数学的眼光看问题,在折叠之前就得到了一个单方向折叠公式:L=πt/6(2n+4),(2n-1).公式中,L代表纸张的长度,t代表纸张厚度,n代表这张纸能对折的最大次数,将纸的长度、厚度等作为变量代进去就能得到不同的纸所能折叠的最大次数.从公式可以清楚地看出,任务之所以困难,就是因为有两个n存在,其中一个表示每对折一次,纸张的厚度就会加倍,另一个则表示对折一次,纸张的长度就会减半,根据这个公式,她私人订制了一圈特制的厕纸,这卷纸大约有3/4英里长(大约1207m),在美国加利福尼亚州波莫納市的一家购物中心里,开始进行这项伟大的工程,在父母的帮助下,七个小时以后,她将这张纸对折了12次,一举打破了世界纪录.

故事还没有结束,后来又有人给出了折纸中的多方向折叠公式:W=πt23/2(n-1),这不是我们常说的分类讨论的数学思想方法吗,原来数学就在我们的身边呀.

纪录也没有保持多久,2011年,美国德克萨斯州圣马克中学师生们将一张长达1.3万英尺(3962米)的厕纸对折了13次,打破了2002年的世界纪录,为了放下这么长的厕纸,数学老师、折纸天才James Tanton和15位学生借用了麻省理工学院(MIT)的无尽长廊(lnfiniteCorridor),这是连接学院主建筑群的一条长廊,长度达250m.在这里折纸,主要是不用担心被风吹散.对折13次后的厕纸已经有8192层,缩成了不怎么好看的一团,而且无法长时间保持这种形状.

类似的问题:

有人说,如果能把一张厚度为0.1mm的纸对折100次,它的厚度将远远超过太阳与地球之间的距离384000km,你认为这是真的吗?

相信同学们可以很快给出解答.

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