「摺剪問題」Fold-and-Cut Problem

透過以下折疊和一刀剪的步驟,可以剪出什麼樣的圖案?是否所有形狀都可能?

  1. 拿一張紙。
  2. 將其折疊平整。
  3. 進行一直線的剪裁。
  4. 展開紙張。

答案是: 只要是直線構成的圖案都可能!

 

一刀剪歷史

歷史上,最早的「摺剪問題」是出現在1727年一位日本人多賀谷環中仙所著「和國智惠較」的書中,這是一本算術書,其中列了幾個可以一刀切割的圖形,並且提供了解答。

到了1873年,美國有一本月刊雜誌描述:如何將一張紙摺疊,然後只要一次一直線剪切,即可獲得五角星狀的圖形。

二十世紀前半葉,有一些魔術師包括著名的胡迪尼(Harry Houdini)等,也做了一些可以一刀切割的圖形的摺剪紙遊戲。

1960年,著名的美國科普家Martin Gardner在科學人月刊 ( Scientific American),發表了一篇文章,認為不管多複雜的紙張上的圖形,只要是由直線段組成的,應該都能夠將該紙張做適當摺疊,然後經過一次一直線剪切,即可獲得。這即是所謂的「摺剪問題」(fold-and-cut problem)。

然而這個「摺剪問題」終於在1999年,由Erik Demaine, Martin Demaine, Anna Lubiw三人合力證明為真。因此,「摺剪問題」(fold-and-cut problem)就成為「摺剪定理」(fold-and-cut theorem)了。若想多了解「摺剪定理」,可參考: