【そろけん塾コラム_15】ねじれた紙がひらく数学の冒険!トポロジーとモービウスの輪

こんにちは、そろけん塾です。

 

裏と表の区別がない世界がある?」

数学には、見慣れた形の常識を覆す不思議な世界があります。その代表例が「モービウスの輪」。 紙をねじってつなぐだけで、新しい数学の世界が広がります!

数学の奥深さを楽しみながら学んでみましょう。

 


モービウスの輪とは?

モービウスの輪とは、一枚の紙の片方を180度ひねってつなげたものです。普通の輪とは違い、表と裏の区別がない という特徴があります。

🔹 どこをなぞっても、最終的に元の場所に戻る
🔹 切ると不思議な形ができる
🔹 数学の「トポロジー」という分野に関連する興味深い図形

トポロジーとは、形のつながり方や構造を研究する数学の分野で、「連続的な変形では変わらない性質」を考える学問です。


モービウスの輪で遊んでみよう!

🔧 【実験1:モービウスの輪を作ってみよう】

【準備するもの】

  • 紙(細長いものが作りやすい)
  • ハサミ
  • テープやのり
  • ペン

【作り方】

  1. 紙を長細く切る。
  2. 片方の端を180度ひねる。
  3. そのままもう片方の端とつなぎ、テープでとめる。
  4. できた輪の表面にペンで線を描いてみよう。

💡 何が起こる? → ぐるぐる描いていくと、最終的に元の場所に戻る!?
→ 普通の輪だと表と裏があるけれど、モービウスの輪は1つの面しかない!


🔧 【実験2:モービウスの輪を切るとどうなる?】

【準備するもの】

  • さっき作ったモービウスの輪
  • ハサミ

【やり方】

  1. モービウスの輪の真ん中に沿って、ハサミで切る。
  2. 切った後、どんな形になるか観察しよう!

💡 何が起こる? → 普通の輪なら2つに分かれるはず。でもモービウスの輪は…!?
→ さらにもう一度切ると、もっと不思議な形に!?


モービウスの輪はどこに役立っているの?

「ただの数学のおもちゃ?」と思うかもしれませんが、モービウスの輪の性質は実際の技術やデザインにも活かされています!

ベルトコンベア → 摩耗を均等にするために、モービウスの形を採用!
リボンや印刷技術 → 一面だけで印刷できる特性を利用!
科学研究 → トポロジーの考え方は物理や化学でも活用されている!


まとめ

モービウスの輪は、数学の「トポロジー」に関係する不思議な図形
簡単な実験で、子供も楽しみながら数学に親しめる
身近な技術やデザインにも使われている

「数学って難しそう…」そんなイメージを変える第一歩として、モービウスの輪を作ってみませんか?
親子で楽しみながら、数学の魅力に触れてみましょう!

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