用一刀能從一個實體裡面切出來一個莫比烏斯環嗎?切剩餘的形狀是什麼?請證明
01-11
補充一下,實體是立方體
我認為可以一刀切出來,而剩餘2塊實體,但是不會證明
莫比烏斯環是二維的流形,但是不能在二維空間實現,所以我猜想你的「實體」是三維的,比如球。克萊因瓶不能在三維空間實現。
但是這樣問題就和「從一張紙里剪出一條直線」一樣荒謬了:我只能剪出一條紙帶,剪的痕迹才是線。同樣我不能從三維實體中切出莫比烏斯環(一個面)。
兩個變通方法:
方法一:用一本三頁紙的書(不是流形),可以一刀剪出,可能剩餘一塊。具體見圖。正如開頭討論的,後者嚴格來說不是莫比烏斯環,而是薄薄的三維物體,拓撲上等價(同胚)於麵包圈。如果你接受麵包圈就是莫比烏斯環的話,那麼從一個立方體或球體切出一個麵包圈,還是容易的。若一定要從圓形蛋糕一刀完成幾何上接近莫比烏斯帶的麵包圈,那這刀必須卷刃,雙頭,智能換柄,並且操作者要能透視。立方體就更難操作了。剩餘一塊,與球同胚。
樓上的答案有點問題。在這裡我也回答一下吧,確實是可以的——克萊因瓶,它本質上就是一個三維的Mobius環;沿著它的對稱線一刀切下去之後可以得到兩個Mobius環。
這個問題讓我想起來這張圖了:
餓了……
哈哈,但是莫比烏斯環是二維的,三維的實體怎麼切也只能切出像莫比烏斯環的三維圓環體出來而已。一個克萊因瓶切一刀,倒是兩個麥比烏斯環
我認為你這裡所說的實體很不恰當,改成一個封閉曲面比價恰當。把這個問題反過來想的話,就是莫比烏斯環的一條邊,與另一個曲面的邊,粘在一起形成一個閉曲面。能這樣做的就兩種情形,兩個莫比烏斯環連在一起與一個莫比烏斯環跟一個圓面連在一起。這兩種情況都不能在3維空間實現,至少應該是5維的。
不對,你認為莫比斯帶有"厚度"的對吧?實際上它沒有厚度,所以"從實體中切出一個摩比斯帶"是不成立的。
推薦閱讀: