数学故事:数学与折纸

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故事适合年级:小学二年级【数学故事:数学与折纸】趣味小故事:,一个正方形变形为一个盒子 。
一个正方形变形为一只鸟 。
一个正方形变形为一条蛇 。
一个正方形变形为一头象 。
……
除非你有先见之明 , 否则你准会以为我们将要谈些有关拓扑(注:拓扑学是一种特殊类型的几何 , 它研究物体在伸张或收缩的变形中保持不变的性质 。不同于欧几里得几何 , 拓扑学不与大小、形状以及刚性图形打交道 。这就是为什么拓扑学被说成是橡皮膜上的几何的原因 。想象物体存在于一个能够伸张和收缩的橡皮膜上 , 在这样变形的过程中 , 人们研究那些保持不变的性质)或魔术表演之类的话题了 。
折纸是一种艺术形式 , 其历史可追溯到公元583年 。当佛教的和尚从中国经过朝鲜东渡去日本时 , 带去了许多纸 。由于当时纸张是很昂贵的 , 所以人们用时格外小心 , 而折纸就成了一些礼仪的完整的一部分 。折纸的艺术就是从那时起一代代传了下来 。
动物、花、船和人都是折纸的创作题材 。(折纸一词是源于“折的”“游戏” 。)几个世纪来 , 人们对折纸的热情有增无减 。事实上 , 今天在英国、比利时、法国、意大利、日本、荷兰、新西兰、秘鲁、西班牙和美国(注:美国折纸中心联谊会位于纽约西第77街15号 , NY10024 。英国折纸协会位于斯托克波特(英格兰西北部城市--译者)柴郡 , 桑恩路12号 , SK71HQ)等国家内都有国际折纸协会的区域机构 。
在创作折纸图形时 , 折纸能手是由一张正方形的纸开始的 , 然后运用他们的想象、技巧和决心 , 变形为任意的形状 。
一个正方形之所以可以选为折纸的初始单元 , 因为与矩形和其他四边形相比 , 它有四条对称轴;而虽然圆和有些正多边形有更多的对称轴 , 但它们又缺少正方形所拥有的直角 , 这就使制作上造成了较大的困难 。有时人们也用其他的纸张作为折纸的开始 , 但纯粹从正方形开始的折纸作品是不用胶水和剪刀的 。
折纸的对象被创造出来后 , 留在正方形纸张上的折痕 , 揭示出大量几何的对象和性质 。
在正方形纸张上的折痕表现出以下的数学概念:相似、轴对称、心对称、全等、相似比、比例、以及类似于几何分形结构的迭代(在图案内不断地重复图案) 。
研究折纸的创作过程是极具启发性的 。人们开始用一个正方形(二维物体)的纸张来折一个形体(三维物体) 。如果折出了新的东西 , 那么折纸的人就把这个形体摊开 , 并研究留在正方形纸上的折痕 。这个过程包含了维数的变动 。折痕表示物体在扁平面(即正方体)上的二维投影 。而一个二维物体到三维物体 , 又回到二维 , 这就跟投影几何的领域发生了关系 。
《折叠天地》一书的作者P?恩格尔是一位折纸的科学和艺术专家 。在他长年的折纸生涯中 , 有着许多珍贵的发现和创造 , 恩格尔使折纸达到了一个更高的境界 。他强调了在折纸、数学和自然之间强有力的联系 , 而描画这种联系则类似于极小值问题、分形和混沌理论 。
折纸的创作始于有限数量的材料(如一张固定大小的正方形纸)并演进为希望的样式 。这里并无任何限制 , 也不像肥皂泡那样受现实空间的制约 。
折纸经历了一场复兴 。从早期的折纸发展到今天经历了漫长的道路 。今天 , 专家们用纸折出了复杂的样式确实令人叹为观止 。他们不用胶水、不用剪刀 , 巧妙地变形纸张 , 而且熟练的程度简直令人难以置信!最终完成的作品远非简单的盒子或花朵 , 而是造形逼真的动物 , 栩栩如生的纸的雕塑!诸如乌贼、蜘蛛、蛇、舞女、家具等等 。这些创造性的成就 , 无疑来自长年的工作、丰富的经验和深刻的研究 , 就像艺术家M?C?埃舍尔献身于镶嵌艺术的发展那样 。
数学寓于折纸之中 , 不管折纸人的身份如何 , 对数学的了解总然会在折纸中增加人们的能力和创造力 。