大家都可以当神奇的设计师吗_大家都可以当神奇的设计师
2022-08-12 04:25:52文/
这个规划我很早就知道,但从未对其有过重视,直至近年,有新闻报道,说到这一游戏被英国建筑师“相中”,他们取得规划构思,缔造了一种奇妙的房子,可随着季节的不一样而出现不一样的安稳构造,以习惯不一样的气候环境(http://tech.ifeng.com/discovery/detail_2012_12/10/20012762_0.shtml)。
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偶然的是,规划师们好像非常喜爱杜德尼的这一发现,他们对此做了许多精心肠测验与应用。
如规划师David Ben-Grünberg和Daniel Woolfson精心规划的“百变茶几”,即是充分利用了杜德尼三角形多变的外型(http://www.333cn.com/industrial/sjxs/138462.html)。
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2015北京国际规划周的混凝土灯具作品展上,有件展品为“杜德尼”灯,也是相似的构思(http://www.verydesigner.cn/article/25424)。
近来,看到微信群里咱们也在传“杜德尼三角形”的神妙,不由想加深一下咱们对这一景象的认知。
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这种改换的游戏,奇特但不奥妙,数学能够引导咱们正确看待这一疑问,然后让每个人都成为“奇特的规划师”!
本来,咱们看到这一特例,就不由想问:这是偶然吗?这是仅有的特例吗?
那么,我想说,这不是偶然,也不是特例,而是经过精心核算得到的成果。
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换句话说,并不一定需求正三角形,面临一个“长相一般”,乃至“歪瓜裂枣”的三角形,咱们仍有也许将之变形成为一个“端正、大方、得体”的正方形,当然,办法仍是相似于“杜德尼三角形”的变形,咱们无妨称此办法为“简略四分”。
数学的演算对比复杂,为了保证大有些人不头晕,咱们就直接上定论了:
(一)拿到恣意一个△ABC,咱们先判别其是不是可“简略四分”,请按以下次序操作:
1)衡量高h与底边l,保证高与底边之比介于2/5≤t(=h/l)≤2之间(无妨设底边左右端点分别为B,C,其对应高为AK);若不存在,则△ABC不行“简略四分”;
2)核算X(=2t-t2)([0,1]),k 「[-1,2]」的值,其间k使得向量KC正好是向量BC的k倍;
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3)判别是不是满意如下的定论:
i 当0≤X<1/4时,若 满意sqrt「x」-1≤k≤sqrt「x」或1-sqrt「x」≤k≤2-sqrt「x」,则三角形可“简略四分”;「sqrt表明开根号,下同」
ii 当1/4≤X≤1时,若 满意sqrt「x」-1≤k≤2-sqrt「x」,则三角形可“简略四分”,
i、 ii皆不满意,则△ABC不行“简略四分”。(注:“简略四分”仅仅代表一种办法,并不一定分红四块,有些临界状况只需求分红三块)
三思而后行,这一判别也许花费你较多的时刻,由于三角形有三条边,假如你挑选的三角形对比“差劲”的话,那你所花的时刻也许即是别人的数倍。当然,假如你自认为自己是举动派,而不是预言派,直接操作也是能够的。
好了的话,那咱们就能够开端举动了!
当然,还请细心筛查,咱们下面要做的事,相似于让“丑小鸭成为白天鹅”,如果选到“冒牌货”,那就不妙了——也许你白忙活半响,也没法让戏法成为功。
(二) 关于判别经过的△ABC,咱们可依照如下次序画出四块,使其拼成一个正方形:
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仍是先要回到杜德尼的办法上去。咱们发现,杜德尼充分发挥了中点作为旋转对称中心的特点。
如图,其间,DE作为中位线,与底边BC平行,即DE∥NK,又有DE=NK,明显,四边形DNKE为平行四边形(一开端我直观还以为是个矩形,本来不是)。
这个平行四边形是杜德尼“正三角形四分”的一个关键,它很特别,并且有固定的作法,以恣意△ABC为例:
(1)关于契合判别条件的底边BC以及底边上的高h,求出△ABC的面积S=a2(a>0);
「二」 取AB,AC的中点D,E,连接DE;
「三」 以E为圆心「也能够D为圆心,后续操作办法相似」,a为半径画弧,与直线BC交于点N(当有两个交点时,只能取左交点;若无交点,则操作无法完结),连接DN;
「四」过点E作DN的平行线交底边BC于点K(假如不存在,则操作无法完结),则四边形DNKE即是咱们所要作的平行四边形。
明显,从这个特别的平行四边形的作法,长于考虑的人现已知道咱们之前为何要对三角形进行判别了。
第「三」「四」步的作法是有约束的, 这个平行四边形若无法作出来,那咱们就无法依照杜德尼的“简略四分”的办法,对一个三角形进行裁剪拼合。
尽管恣意△ABC不一定行,但是经过了前面的挑选后,被咱们“选中”的△ABC肯定能行!
祝贺你,当你画出这个“平行四边形”的四个极点D,N,K,E时,再连接EN,作DQ⊥EN于点Q,KP⊥EN于点P,(这儿的操作同样体现在了判别的标准中)即可得到你想要的“四分”三角形,将它裁剪后,就能成为一个正方形。
如上所示,咱们只谈操作的话,仍是不繁的,所以仅仅举动派的话,也是能够完结的。不过他们归于后知后觉的那种人,不到最终一刻,彻底不知道这一三角形是不是能够“简略四分”为正方形。
这样一来,相信你作为一个“奇特”的三角形裁剪规划师,仍是情愿先花点时刻做个“预言”,然后再挑选操作,不是吗?
奇特源于数学,而数学的考虑能够协助咱们提醒这种奇特。
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