披萨是当今世界风靡的一款经典美食,很多人都为之着迷,不论是坐在餐厅里,还是窝在家里,我们都希望是和家人、朋友一起分享,so,披萨就必须切成一块一块儿的了,然而大家就这么吃上了,一块、两块、三块、……披萨就没有了。可如果是如果两个人分着吃,一人一块轮流吃下去,谁会吃得多呢?又怎么才会吃得多呢?
亲们,你知道吗?这可是一个非常有趣的数学难题呢!整整历经15年的时间,这个数学难题才被成功解决……
问题最早在1967年《数学杂志》上被提出,好事之人叫厄普顿(Upton),老外嘛,吃披萨是最正常不过的事情了,而他们也很爱分享披萨。因此,问题就来了:
如果有一个披萨,经若干刀分成顶角相等的若干份之后,两个人按照顺时针(或逆时针)的顺序一人一块来吃的话,谁能吃得多呢?
这个问题看似很白痴,有人会说,每个人都取来自己分得的披萨,然后称一下不就好了嘛?可数学家可不这么认为,他们的世界我们不懂……
问题的开端:切两刀和切偶数刀
数学家开始考虑各种情况。第一,如果每一刀都经过披萨的圆心的话,那当然不管切几刀,两个人分到的会是一样多的。实际上在切分披萨的时候,不可能保证每一刀都精确地切过圆心,所以问题来了:如果每一刀交错点都不在圆心上,那两个人谁能分的多呢?
如果是切两刀的话,披萨很显然就是四份的了,如果两刀的交错点不在圆心,那么一定会有一块大一些,也就是包括披萨圆心的那一块。也就是说吃到披萨圆心的那个人将得到较多的披萨,即下图中白色带点的两块披萨。
如果切4刀、6刀、8刀或更多的偶数刀的话,两个人就会分得一样的披萨。这个问题并不是很难证明,不用很难的代数知识就可以解决。厄普顿也就是做了这个工作,分析了所有偶数刀的分发结果。
可如果是切3、5、7、9刀呢?这才是真正难题的开始。厄普顿只是分析了所有偶数到的分发结果,并没有研究奇数刀的情况,而这个问题也就一直沉寂到了1994年。
真正的难题:切奇数刀的情况
1994年,数学家迪尔曼在《数学杂志》上再次提到了这个披萨难题,他计算了下切3刀的话,吃到披萨中心的人会分得的更多。加入研究的另一位数学家计算发现,切5刀的情况下,吃到披萨中心的那个人会分得更少;而切7刀的时候,结果就又反过来了。
如何分析所有奇数的情况呢?这似乎才是问题的关键所在。迪尔曼和马布里两人由此展开了他们漫长的数学解密征途……
这个问题看似简单,但是要做到严格的数学证明,并不容易,需要精密而且精巧的方法,才能解决。而他们也终于成功,虽然花了大把的时间在那儿研究怎么分披萨,听上去很滑稽。至于具体的解决方法呢,我想我和大家都不能完全看懂,在此就不赘述了。
最后他们得出的结论是:切3,7,11,15刀(4N-1刀)时,吃得到披萨中心的人会分得更多;切5,9,13,17刀(4N+1刀)时,吃到中心的人分得少。
好了,至此问题终于解决了,也有了明确的结论了。而这诞生了平面几何学中的一个定理——披萨定理。不过有人问,这个会给我们社会进步和工业发展带来什么好处了吗?好像没有,至少目前是没有的。
不过这至少让大家知道了,当我们和另一个人分披萨时,如果切了偶数刀的话,那就一人分一半;如果切了奇数刀的话,那就有50%概率吃到更多的披萨。现在让我们大胆地切奇数刀,然后保证自己能吃到更多的披萨吧。
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