数学家们对一种新发现的形状感到无比兴奋

独特的几何形状保持一个恒定的宽度,不管它的尺寸。
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在二维空间中,它是勒洛三角形(Reuleaux triangle):一个等边三角形,每个角都有弧线连接,形成一个宽度恒定但面积比圆小的形状。现在,一组数学家表示,他们已经将这个形状放大到第三维度,并发现它解决了一个自1988年以来一直困扰的数学问题。
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最初的问题是由数学家奥德·施拉姆(Oded Schramm)提出的,他考虑是否存在比高维球体小的等宽物体。该团队的研究目前托管在预印本服务器arXiv上。
“最神奇的是,每种形状的体积都很容易计算,”研究报告的合著者、挪威科技大学的数学家安德里·邦达连科(Andriy Bondarenko)在一封电子邮件中说。“因此,我们可以将n体积的形状与n体积的单位球进行比较,并从数学上严格地看到,我们形状的体积呈指数级缩小。”
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勒洛三角形(以一位19世纪的工程师命名,但在此之前就被欧拉和列奥纳多·达·芬奇等科学家提出)可以通过构建三个互锁的圆圈来形成;中间的空间是勒洛三角形。Blaschke-Lebesgue定理,分别由各自的同名数学家在1914年和1915年独立发表,指出三角形在给定恒定宽度的所有曲线中面积最小。简单地说,这意味着无论沿着形状的外部绘制两条平行线的位置,它的宽度都是相同的值。明白了吗?
在二维空间中,形状是勒洛三角形。在三维空间中,它的形状是长方形的,但我们的大脑可以想象出来。在第三维度之外,该团队可以用数学方法预测形状的恒定宽度,即使在增加维度的情况下也是如此。
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曼尼托巴大学的数学家、该研究的合著者安德里·普里马克(Andriy Prymark)表示:“也许我们成功构建的原因之一是,我们的主体在某种程度上是‘不平衡的’,很多体积都被推向了某个方向。通过这种方式,主体不像一个球,允许(它)在相同宽度下实现更小的体积。”
据《新科学家》报道,在更高的维度上,这个形状将比同等维度的球体成比例地小。正如《新科学家》杂志所指出的那样,尽管它不是圆的,但它可以像轮子一样平稳地滚动。
这个形状还没有一个很酷的名字 —— 想想去年发现的13个面的形状,名为“帽子”,以及吸血鬼爱因斯坦(一个真正的标签),名为“幽灵”。新的形状有一个恒定的宽度,总是小于其尺寸的球体 —— 也许也应该叫“苗条(Svelte)?”
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