下圖顯示一個由 9 個不同大小的正方形拼砌出來的矩形(長方形),當中顯示的數字,代表該正方形的邊長。我們稱由 n 個不同大小的正方形拼砌成的矩形為「n 階完美矩形」,可見,下圖是一個 9 階完美矩形。
一些小學生都看懂的數學謎題書,或許也記有上述的題目或結果,故諸君或會不以為然。但對數學有點追求的人,可能會驚訝為何可以「如此漂亮」地找到「剛剛好」拼出矩形的小正方形?還有沒有別的完美矩形?除「靠估」外,有沒有更有系統的方法找尋完美矩形?
原來,我們可以利用電學原理,找到一些解題的線索。電學中,我們認識了 Kirchhoff’s law (基爾霍夫定律),表述如下:
(電流定理)匯集在電路網絡的每個節點上各支路的電流強度的代數和是零。
例如下圖顯示電路中的某節點,流過三條支路的電流強度分別是 和
(設流進節點的電流為正,流出者為負),即有:
(電壓定理)網絡中任一回路內,支路電壓的代數和是零