¿Cómo se involucran las matemáticas en el origami?

Las matemáticas no elementales no están involucradas si lo que quieres decir con origami es doblar un modelo diseñado por otra persona a partir de diagramas en un libro. Las matemáticas elementales pueden estar involucradas en algunos casos; por ejemplo, para cortar papel en un rectángulo con una proporción particular de longitudes laterales o en alguna otra forma no cuadrada.

Si estás hablando de diseñar modelos, en la era moderna todo es matemática. Al menos la mayoría de los diseñadores de origami que producen trabajos que se clasificarían como intermedios, complejos o súper complejos para doblar usan las matemáticas hasta cierto punto durante el proceso de diseño.

Este es un fenómeno relativamente nuevo. Después del nacimiento del origami creativo, en los años sesenta y setenta y hasta los ochenta, el diseño se realizó principalmente por intuición y prueba y error. Durante las últimas décadas, sin embargo, se ha trabajado mucho para descubrir cómo usar las técnicas de matemáticas e ingeniería para diseñar origami. El nombre principal en este departamento es Robert J. Lang, quien ha logrado formalizar el problema de la creación de bases de origami, para una especificación particular de lo que entendemos por “una base”, hasta el punto de que pueda resolverse por computadora.

El trabajo de Lang comienza con la observación de que lo importante sobre las bases de origami y lo que separa una base de otra es la cantidad de puntos que tiene una base y la topología de cómo están conectados los puntos. Resulta que los puntos en una base son siempre las hojas de un árbol teórico de gráficos en el que los bordes del gráfico tienen longitudes definidas. La pregunta que Lang respondió es la siguiente: comenzando con un árbol de este tipo, ¿qué es un algoritmo para construir un patrón de pliegue que pueda colapsarse en una base que exhiba la topología y las longitudes de los bordes del árbol dado?

Si alguna vez hiciste construcciones de regla y brújula en la geometría de la escuela secundaria, es posible que sepas que con estas herramientas no puedes doblar un cubo. En otras palabras, dada una longitud de borde x que representa un lado de un cubo X, no se puede construir una longitud de borde x ‘para que el cubo resultante X’ tenga vol (X ‘) = 2vol (X), es decir, doble el volumen .

Fundamentalmente, este hecho surge porque [matemática] x ‘[/ matemática] debe ser [matemática] 2 ^ {\ frac {1} {3}} x [/ matemática]. Esto implica un número algebraico de tercer grado, la raíz de un polinomio cúbico. Las construcciones de regla y compás solo pueden producir números irracionales cuadráticos. Puede recordar que es sencillo duplicar un cuadrado, ya que esto implica calcular la raíz cuadrada de dos.

Ahora, con pliegues de origami, es posible duplicar el cubo. En otras palabras, puede construir un número cúbico irracional a través de pliegues de origami (de hecho, creo que hasta cuarto grado). ¿Por qué el plegado de origami es más general que la brújula y la regla? Bueno, es porque mediante un plegado inteligente, puede crear algunas marcas en su regla, y esto abre nuevos números algebraicos que se pueden construir.

Entonces, si bien las construcciones geométricas están naturalmente relacionadas con el origami, es algo más sorprendente que la teoría de números (o la teoría de los números algebraicos) también sea una gran parte de la historia.

Satyan Devadoss (Home), profesor de matemáticas en Williams College, creo que sabe mucho sobre este tema.

Vea también la página de wikipedia Matemáticas del plegado de papel.

Si desea una visión general rápida de lo que las matemáticas aplican al origami, mire las primeras 4 conferencias en video de Erik Demaine en Linkages, Origami, Polyhedra (otoño de 2010). L01, C01, L02, C02.

Descubrir cómo doblar una hoja de papel en una forma 3D compleja es increíblemente complicado.

Hacerlo requiere una comprensión muy profunda de la geometría.

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