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关于挂谷

宁波鄞州新蓝青学校608班 戚宸

2026-08-24

七月流火,七月学术界最火热的新闻,莫过于王虹、邓煜获得菲尔兹奖了。菲尔兹奖由国际数学联盟主办,以加拿大数学家约翰·查尔斯·菲尔兹的名字命名,首次颁奖在1936年。由于诺贝尔奖并未设立数学奖项,菲尔兹奖被誉为“数学界的诺贝尔奖”。但它每四年才评选二至四名四十岁以下的获奖者,实际门槛其实比诺奖更高。

接下来,我们来聊聊挂谷猜想。1917年,日本数学家挂谷宗一提出了这样一个问题:将一根无限细、长度为1的线段,在平面上连续移动并旋转180°,其扫过的最小面积是多少?今天,我们只讨论二维平面的情形。

大家最容易想到的,是绕一端或中点旋转,面积分别是1.57(π/2)和0.785(π/4)。有没有更小的呢?有。让线段在一个高为1的正三角形内旋转,利用面积重叠,答案就是三角形面积0.577(1/3)。还能更小吗?上强度!

挂谷宗一本人想到的是内摆线。当一个动圆内切于一个定圆(注:定圆指不动的圆,动圆指滚动的圆),沿着定圆内部边缘无滑动地滚动时,动圆边缘上任意一点划过的轨迹,就是内摆线。当定圆直径是动圆的三倍时,叫作三尖内摆线,面积约为0.392(π/8)。

好了,有兴趣的话,看看下一篇吧——会更难。

 

指导教师:钟帅帅

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