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脑洞大开的数学:镜屋问题
来源:基础教学部 发布人:苏秀娟 阅读:次 发布时间:2023/4/17 17:32:51 更新时间:2023/4/17 17:35:19

       一盏灯如何照亮任何房型的每个角落?要回答这个问题可不容易。20世纪50年代末,数学家恩斯特·施特劳斯提出了“镜屋问题”。但直到1969年,维克多·克利才发表了“镜屋猜想”。两个等待解答的问题是:所有多边形镜屋都能从房里任意一点整个照亮吗?所有多边形镜屋都能从房里至少一点整个照亮吗?第一个问题依然处于猜想阶段,而对第二个问题的回答则饱受批评。


彭罗斯台球桌模型


       最早为镜屋问题给出间接解答的是在 1958 年 12 月 25 日彭罗斯父子——莱昂内尔·彭罗斯和罗杰·彭罗斯提出了彭罗斯台球桌模型。接着1978 年,杰夫里·劳赫发表了文章《有界域的照明》,优化了彭罗斯父子的模型,提出了一种“迷你高尔夫球场”模型。 1995 年,托卡尔斯基和卡斯特罗提出的黑屋模型。


劳赫的“迷你高尔夫球场”模型


     虽然有很多数学家尝试进行解答,但仍没有根本解答出镜屋问题,比如多边形“迷你高尔夫球场”中是否存在一个洞,至少需要三杆才能把球打进去?施特劳斯提出的问题看似复杂,却引出了出人意料的几何图形。但根本问题还是没有得到解答:是否能画出一个房间,从其中任意一点出发的光线都无法把整个房间照亮?是否能找到一个区域,而不是一个点,从该区域无法把整个房间都照亮?这些问题看似不可能解决,但人们一直等待着某位数学家进行深入研究。

                             (文/高亚南,图/高亚南,编审/苏秀娟,审核/王俊华)

 
 
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