52 votos

¿Está abierta la "conjetura de la servilleta"? (origami)

La falsedad de la siguiente conjetura sería un bonito hecho contraintuitivo.

Dada una hoja cuadrada de perímetro $P$ Al plegarlo según los movimientos del origami, se obtiene una figura plana poligonal con un perímetro $P'$ .
Conjetura de la servilleta : Siempre tienes $P' \leq P$ .

En otras palabras, no se puede aumentar el perímetro utilizando cualquier secuencia finita de pliegues de origami.

Pregunta 1 : La intuición nos dice que es cierto (¿cómo diablos puede aumentar?). Sin embargo, creo haber leído en alguna parte que había un extraño plegado (¿quizás llamado "erizo de montaña"?) que aumenta estrictamente el perímetro. ¿Es esto cierto?
Nota 1 : Ni siquiera estoy seguro de que se requiera la cuadratura de la hoja inicial.

No encuentro ninguna referencia en Internet. Quizá el nombre haya cambiado; yo oí hablar de esto hace 20 años.

La segunda pregunta se refiere a la generalización de la conjetura.

Pregunta 2 : Con la idea de generalizar la conjetura a los pliegues o dobleces continuos (utilizando alguna sombra media como perímetro), tropiezo con la forma de definir matemáticamente el doblado de una hoja. O bien, ¿cómo se puede decir que "una hoja es irrompible" en términos matemáticos?
Nota 2 : También podría ser una cuestión de física sobre cuánto idealizamos la flexión matemáticamente.

47voto

Andrey Rekalo Puntos 16401

Hay una versión general de esta pregunta que se conoce como "el problema del dólar arrugado" . Fue planteado por V.I. Arnold en su seminario de 1956. Aparece como el primer problema en "Los problemas de Arnold" :

¿Es posible aumentar el perímetro de un rectángulo mediante una secuencia de pliegues y despliegues?

Según la misma fuente (p. 182),

Alexei Tarasov ha demostrado que un rectángulo admite un plegado realizable con un perímetro arbitrariamente grande. Un pliegue realizable significa que podría realizarse de tal manera como si el rectángulo estuviera hecho de papel infinitamente fino pero absolutamente no resistente. Así, un plegado es un mapa $f:B\to\mathbb R^2$ que es isométrica en cada polígono de alguna subdivisión del rectángulo $B$ . Además, el plegado $f$ es realizable como una homotopía isométrica a trozos que, a su vez, puede ser aproximada por alguna isotopía del espacio (que corresponde a la imposibilidad de auto-intersección de una hoja de papel durante el proceso de plegado).

Echa un vistazo a

  • A. Tarasov, Solución del problema del "rublo doblado" de Arnold. (en ruso) Chebyshevskii Sb. 5 (2004), 174-187.

  • I. Yashenko, ¡¡¡Haz tu dólar más grande ahora!!! Matemáticas. Intelligencer 20 (1998), nº 2, 38-40.


En la obra de Tabachnikov, también se analiza brevemente la historia del problema revisar de "Los problemas de Arnold":

Es interesante que el problema haya sido resuelto por los practicantes de origami mucho antes de que se planteara (al menos, en 1797, en el libro de origami japonés "Senbazuru Orikata").

27voto

Peter Puntos 1681

Permítanme complementar la respuesta definitiva de Andrey.

En primer lugar, como dice Gerry Myerson, este problema se trata en la obra de Robert Lang Secretos del diseño del origami : pp.315-318, bajo el título "El problema de la servilleta de Margulis". Atribuye el problema a Gregori Margulis.

En segundo lugar, el problema se trata en el libro de Igok Pak Conferencias sobre geometría discreta y poliédrica p.354, que está disponible en línea. Se puede adivinar la prueba a partir de la siguiente figura instructiva de Igor:

   Napkin

En tercer lugar, hay otro resultado sorprendente que es intelectualmente análogo a el aumento del perímetro mediante el plegado: El volumen encerrado por cualquier poliedro convexo puede aumentarse doblando la superficie (conservando la isometría intrínseca) para hacerla no convexa. Véase el capítulo 39 del libro de Igor, p. 339 y siguientes.

26voto

crashmstr Puntos 15302

Además de las respuestas anteriores, he aquí algunas observaciones de mi papel en ruso parte de la misma utilizada en el última conferencia aquí . (Perdón por la autopublicidad).

1. Otra solución. Se basa en la idea de Yashenko [Math. Intelligencer 20 (1998)]. De esta manera se puede aumentar el perímetro sólo un poco, pero se hace repitiendo un pliegue (que es muy simple pero no "simple" en el sentido de abajo).

alt text

2. Todavía no se sabe si se puede aumentar el perímetro mediante una secuencia de pliegues naturales; es decir, pliegues como este: alt text

Acabo de enterarme de que este problema también aparece en El libro de Pak El problema 40.16b; está marcado por [ $*$ ], lo que significa que el problema está abierto.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X