Какого только вида не бывают развертки самых привычных для нас многогранников. Но неужели из
этого куска картона можно сложить правильный тетраэдр?
Разложим тетраэдр в самую привычную
развертку.
Проведем отрезок из угла большого треугольника к середине противоположной стороны (вершине исходного тетраэдра) и
разрежем по нему наш кусок картона. Повернем
часть развертки вокруг точки, отвечающей вершине тетраэдра. При этом мы склеим два ребра, но в изначальном тетраэдре они были ровно так же склеены, поэтому условия склейки границ нашей развертки мы не нарушили. Но теперь у нас добавился кусочек границы, которого не было в исходной развертке. Обозначим это «фальшивое» ребро красным цветом.
Давайте повторим операцию еще раз.
Опять проведем отрезок из угла к середине противоположной стороны и
разрежем по нему. Сделаем
поворот и склейку. Получился тот самый кусок картона, с которого мы начали фильм!
Давайте убедимся, что получившийся кусок картона является разверткой исходного многогранника. В левой части треугольника есть куски, которые мы не перекладывали с самого начала. Один из маленьких треугольничков соответствует части основания
исходного тетраэдра. Совместим их.
А теперь
будем «наматывать» нашу фигуру на тетраэдр. Как видим, все сходится!
Все отрезки красных — «фальшивых» — ребер оказались соединяющими треугольники, лежащие в одной плоскости и, значит, после склейки эти ребра пропадут. Те же отрезки, что были покрашены в желтый цвет, ложатся на ребра тетраэдра и
являются настоящими ребрами.
На вопрос, можно ли из данного куска картона сложить выпуклый многогранник, отвечает теорема великого русского геометра Александра Даниловича Александрова. Где будут вершины этого многогранника, можно понять. А вот как между вершинами пройдут настоящие ребра в общем случае, до сих пор математики определять не умеют. Но это уже другая история, для другого Этюда…
Литература
• Н.П. Долбилин. Жемчужины теории многогранников. — М.: МЦНМО, 2000.
• Н.П. Долбилин. Три теоремы о выпуклых многогранниках.
Часть 1 // Квант. 2001. N 5. С. 7-12.
Часть 2 // Квант. 2001. N 6. С. 3-10.