折纸中的数学奥秘

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折纸中的数学奥秘
(3 周航宇
一丶问题的提出:
在一次培训的课上,老师提出了一个有关折纸的问题:若将一张纸折成有7条折痕,则这张纸会被分成几个面?我思索了一下的说道:八个;老师又提到:那把ABCDEFGH这八个字母依次填进去,然后顺着折痕重新折起来,请你回答从上往下数,第12345678层的字母各是什么?不能打开来看哦。
A
B
C
D
E
F
G
H 我猜了几个,有些对有些错,我想:这里有没有规律呢?那如果是16个面呢、32个面呢?如何快速而准确的说出每个字母所在的位置?若有规律那其中的奥秘又会是什么?回家后,立即找来笔与纸,开始思考。 二、分析与探索
1、我找来纸,学着老师考我们的样折了7条折痕8个面(即将纸对折,再对折共对折了3次),并重新展开在每个面上依次都标上字母,然后再折回,把各层所在的位置标出来。 A 1 B 8 C 5 D 4 E 3 F 6 G 7 H 2 我仔细的搜索着这张纸里蕴藏的奥秘,我发现了:1+8=5+4=3+6=7+2。也就说第一个字母和第二个字母所在的层数之和等于第三个字母和第四个字母所在的层数之和,也等于第五个字母和第六个字母所在的层数之和,等于第七个字母和第八个字母所在的层数之和。 那将纸折15条折痕16个面(即先将纸对折,再对折,再对折,再对折,共对折了4次)之后是否也符合这个规律? A 1 B C D 8 E 5 F G H I 3 J K L M 7 N O P 16 9 12 13 4 14 11 6 10 15 2 当层数标好之后,我非常的惊喜:1+16=9+8=5+12=13+4=11+6=7+10=15+2从前依次往后,相临的二个字母所在的层数之和真的相等,而且它们的和等于总面数值再加1

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2、经过多次试验我确信了这个规律,太高兴了!这样我就可以验算折纸的排列是否有误!同时我还发现了:
第一个字母总是在第1层,最后一个字母总是在第2层;所以第二个字母就是最后一层,倒数第二个字母就是倒数第二层,也就是说他的位置不变。同时又发现了:最中间的二个字母,前一字母总是在第4层,后一个字母总是在第3层。临近的字母于是也可找到自己的层数。
3、我似乎找到了规律,于是赶紧拿了张稍长的纸,把它对折5次,折成了具32个面的纸,赶紧标上字母,准备要验证一下自己的结论,在每个字母的下面准备标上它的层数位置,但只标好如下表的数据就犯难了:
A 1 B 32 e 31 f 2 O 29 P 4 Q 3 R 30 A B O P A B G H 1 8 7 2 1 16 15 2 D 4 E 3 H 4 I 3 5、第6层又是在哪个字母那里呢?还有第7、第8层……呢?刚刚发现规律的喜悦被新来的问题冲的一干二净。看来问题还远远没有得以解决,于是我将字母的顺序号标上,并重新思索着这张纸里蕴藏的奥秘:
字母顺序号
1 A 1 17 Q 3 2 B 32 18 R 30 3 C 17 19 S 19 4 D 16 20 T 14 5 E 9 21 U 11 6 F 24 22 V 22 7 G 25 23 W 27 8 H 8 24 X 6 9 I 5 25 Y 7 10 J 28 26 Z 26 11 K 21 27 a 23 12 L 12 28 b 10 13 M 13 29 c 15 14 N 20 30 d 18 15 O 29 31 e 31 16 P 4 32 f 2 字母
字母层数号
字母顺序号
字母
字母层数号
妈妈见我愁眉苦脸的,就问到:怎么啦?我把情况与她说了。妈妈把纸找来,将纸对折了几下,然后对我说:你看,当我们第一次对折时,将纸分为几个面啊?我说二个面,这二个面是第几层呢?我看了一下是最当中的二个面,3层与第4层。哦!我恍然大悟,那第5678层数是不是由第二次对折决定?我马上拿来纸试了一下,结果如我所想的一样!确实是第二次对折后靠近折痕的四个面分别是第5678层,第三次对折后靠近折痕的八个面分别是第910
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1213141516层!但是新来的问题又困扰了我,四个面到底哪个面是第5层呢?再一次折弄着纸条思考着:当折一次后已确定了第1234层,再折时将会被分成新的四个面,这四个面是连着上面的四个面的,5个面应该是连着4个面的,也就是说第5层应该靠近第4层,第6个面应该靠近第3层,第7层应该靠近第2层,8层应该靠近第1层……新增的层数面与原有的层数面之间有着这样的关系:新增的层数逐渐递减与之相连接着的层数逐渐增加。那么第三折新增的第9层应该与原有的第8层相连,第10层与第7层相连……。
4、我利用刚才得出的规律很快的把其他字母的层数标好,然后交到妈妈那里。妈妈很高兴,表扬了我,说我很爱动脑,从这里已经发现了三大规律,而且能够活学活用,但她又说这些规律如何让别人也能应用,让我总结一下方法。么多字母,要一下子就能说出层数还真的很难!必须整理一下:第一要先记住各个字母的顺序号,比如说16个字母当中的那个是什么字母,第4个字母是什么……;第二要知道邻近的字母是什么,比如A是与B同事一组,C是与D同一组,O是与 P同一组,这样才能应用第一条规律;第三,如果层数多的话,必须先掌握前三折所决定的层数位置。
妈妈说我做事很有思想,表扬了我,但她说如果是n个面,那么这些层数又如何表示?我有点疑惑,层数还可以用通式n表示?妈妈然后告诉我用字母表示的好处及方法,这对我是个挑战!我先把总面数设为n,字母顺序号可以用n表示,那么按照上面的思路我把纸对折4次形成16个面时(即n16,每个字母所在的层数分布表如下图:
字母顺序号 字母 字母层数号 字母顺序号 字母 字母层数号
A 1 n/8 B 16 n/8+1 n/4 C 9 D 8 n/4+1 3n/8 E 5 F 12 3n/8+1 n/2 G 13 H 4 n/2+1 5n/8 I 3 J 14 5n/8+1 3n/4 K 11 L 6 3n/4+1 7n/8 M 7 N 10 7n/8+1 O 15 P 2 nn +1个,第二22nnnn次对折形成的四个面所对应的字母是第 +133+1个;第三次对折4444从上表我们可以发现第一折形成的二个面所对应的字母是第
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时决定的八个面所对就的字母是第7n5n5n7nn3n3n+1 +1+1+18888888n个……有意思,这些层数的分布具有“对称性”!再来看一下当对折3次形成88个面时(即n8,每个字母所在的层数分布表图:
字母顺序号 字母 字母层数号
A 1 n/4 B 8 n/4+1 n/2 C 5 D 4 n/2+1 3n/4 E 3 F 6 3n/4+1 G 7 H 2 确实具有对称性!
5、哈哈,我兴奋地拿去给妈妈看,与她一起分享我的研究成果,妈妈表扬了我,同时向我提出了一个问题:如果纸张不是这样折,若是先将的两端向中间折,再对折,三折成4面, 四折成8个面,这个规律还能用吗?妈妈的话激起了我的好奇心,我又陷入了新的思考:二者会一样吗?二者会有一定的联系吗?于是我便又将纸折起来,展开标好字母与层次数: A 7 B 2 C 1 D 8 E 5 F 4 G 3 H 6 直接对折3次形成8个面的层次数分布: A 1 B 8 C 5 D 4 E 3 F 6 G 7 H 2 从分布情况来看,二者不同!没有一个字母的层次是相同的!但又存在着联系,只是把最后面的二个层次数移到最前面了,其他顺序都不变,而且从前依次往后,相临的二个字母所在的层数之和也相等。那如果将上述的纸再对折成16个面呢?又会怎样?我将纸从两端向当中折,然后再对折,再对折成16个面,标好字母与层数如下图: A 7 B C D E 1 F G H 8 I 5 J K L M 3 N O P 10 15 2 16 9 12 13 4 14 11 6 直接对折4次形成16个面的层次数分布: A 1 B C D 8 E 5 F G H I 3 J K L M 7 N O P 16 9 12 13 4 14 11 6 10 15 2
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从上面的数据我很快发现了联系!看来纸张不同的折法奥秘无穷啊! 三、反思与感想:
通过这次的探索和研究,我收获最大的就是体验到了探究过程的快乐,发现问题时的成就感!当探究过程中失败时被挫败感笼罩又重新突破难题的兴奋!
华罗庚说过这样一句话:“宇宙之大,粒子之微,火箭之速,化工之巧,地球之变,生活之谜,日用之繁,数学无处不在。”通过这次的探索和研究,我深深的感受到了数学的”无处不在”,就连折纸,其中的数学奥秘也是无穷啊!然我思考了,但问题似乎是无穷尽的,关于折纸的问题我只开了个头,以后我还要继续深入思考,也要认真学好数学。所以我们以后要多多思考多多体验数学中的奥秘,让他可以帮助我们解决更多的生活中的问题。

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折纸中的数学奥秘

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