众所周知,井盖通常是圆形的,但鲜有人探究其缘由。

西班牙《国家报》6 月 7 日报道称,原理简单,旨在防止人们跌入井中。那么,究竟为何如此?或许数学可以提供解释。

圆形具有直径不变的特性,即定宽性。将圆形井盖置于井口时,就不会滑入井底。若采用矩形井盖,其宽度并非恒定。由于矩形对角线的长度大于任何一条边,因此矩形井盖有掉入井中的风险。城市中虽然也有矩形井盖,但这些窨井往往不深,即便井盖滑入,也可轻易取出。

鉴于此,对于较深的窨井,圆形井盖是最佳选择,可避免不必要的麻烦。并非没有替代方案,例如 19 世纪德国工程师弗朗茨·勒洛设计的勒洛三角形。将等边三角形每个顶点作为圆心,以边长为半径,在其他两个顶点间作一段弧,则三段弧围成的曲边三角形即为勒洛三角形。与圆形类似,勒洛三角形也具有定宽性。尽管这种图形早在达芬奇的作品中出现,但直到 19 世纪才成为研究对象。

具有类似圆形定宽性的曲线称为定宽曲线。圆形和勒洛三角形均为典型的定宽曲线。所有奇数边的正多边形都可以生成其定宽曲线,因此可以说是存在无数的勒洛多边形,而勒洛三角形则是除了圆形之外最容易理解的勒洛多边形。

由于这些图形的定宽特性,在生活中应用广泛。例如,硬币可以制成非圆形的勒洛多边形,因为这种硬币同样适用于投币自动售卖机或投币游戏机的识别系统。英国的 20 便士和 50 便士硬币均采用勒洛多边形。

钻头的形状也可以制成非圆形的勒洛多边形。因为利用非圆形的勒洛多边形钻头可以钻出正方形孔。勒洛多边形也广泛应用于建筑行业和铅笔设计等许多领域。

回到文章开头,显然井盖也可以制成非圆形的勒洛多边形,但鲜有人舍近求远,选择一种形状奇特的井盖。值得肯定的是,美国旧金山确实存在这样一个勒洛多边形井盖。(翻译:刘丽菲)