Fold og Klip-Sætningen

Fold-og-klip-sætningen siger, at:
Enhver figur der kun består af lige sider, kan klippes ud med et enkelt lige klip.
Det lyder vildt og kan umiddelbart tænkes, som noget man kan optræde med.
Fænomenet kaldes også for The Fold and Cut-theorem. Men hvordan skal man folde et stykke papir, så et enkelt klip skaber den ønskede form? - altså placere polygonens kanter præcist på samme klippelinje?
For at forstå teorien bag fold-og-klip-teoremet, er det en god idé, at starte med meget simple figurer.
Teoremet, formelt kendt som "Fold and One-Cut Theorem", siger, at enhver tegning, der udelukkende består af lige linjestykker på et stykke papir, kan foldes fladt, således at ét enkelt lige klip med saksen, der går helt igennem den foldede bunke papir, skærer præcis alle linjestykkerne i tegningen og intet andet.
Forståelsen af Teoremet: De Grundlæggende Folder
Fold and Cut Teoremet handler i første omgang om at forstå, hvordan folder kan manipulere papiret på geometrisk præcise måder. Selve handlingen at folde papir kan beskrives som at spejle den ene halvdel af et plan over foldelinjen. Dette betyder, at længder og vinkler bevares under transformationen.
Når vi skal klippe en figur ud med ét klip, skal papiret foldes sådan, at alle linjestykkerne i den ønskede figur ligger på en enkelt, lige linje. Her har vi brug for to grundlæggende geometriske konstruktioner:
• Vinkelhalveringslinjer: Ved at folde en linje over på en anden linje, skaber vi en vinkelhalveringslinjen for den vinkel, som de to linjer danner.
• Vinkelrette linjer: Når man folder en linje, så den ligger oven på sig selv, skaber vi en foldelinje, der står vinkelret på linjen.
Start med Simple Eksempler:
Begynd med at afprøve velkendte eksempler, der kan klippes ud med ét klip, såsom en stjerne (populær af Houdini) eller simple firkanter. Disse figurer kræver relativt få og overskuelige folder, der primært er baseret på symmetri og grundlæggende vinkelhalveringer. Målet er ikke kun at få den færdige form, men at analysere hvorfor de specifikke folder virker til at justere kanterne korrekt.
Figurer med Stigende Krav:
Gå videre til figurer, der kræver en kombination af forskellige foldeteknikker, f.eks. både vinkelhalveringer og vinkelrette linjer/højder, som det er tilfældet, når man folder for at skære en trekant ud.
Udforsk Mere Komplekse Foldninger: Nogle figurer kræver mere avancerede foldninger, som dem der nævnes i forbindelse med origamiens aksiomer (f.eks. at folde to punkter P1 og P2 til to linjer L1 og L2 samtidigt).
At tackle figurer som en svane, en sommerfugl eller et helt ord (f.eks. MIT, som kræver et meget stærkt klip) involverer at analysere den komplekse figur og nedbryde den til de nødvendige geometriske justeringer, der skal opnås ved foldning. Dette er en problemformulering og -løsning aktivitet i sig selv.


Dette teorem er ikke kun et sjovt trick; det er en kraftfuld illustration af, hvordan matematiske principper som geometri, mønstre og præcision er dybt forbundet med kunsten at folde papir. For undervisere tilbyder det en motiverende og intuitiv indgangsvinkel til at gøre abstrakte matematiske koncepter håndgribelige og visuelle for eleverne. Gennem praktiske foldeteknikker skaber eleverne taktile og visuelle repræsentationer af grundlæggende geometriske elementer.

Erik Demaine er anerkendt som den førende forsker inden for fold-og-klip teoremet.
Et nøgleværktøj i Damaines arbejde er konceptet om et strej-skelet (straight skeleton), hvor vinkelhalveringslinjerne bevæger sig indad, indtil de mødes. Disse linjer danner skelettet og styrer foldemønstret. Foldningsprocessen kræver præcision og strategisk tænkning og ofte arbejder man baglæns fra den ønskede form til foldningssekvensen.
Her kan du se og printe flere hans imponerende fold-og-klip-figurer
One cut-bogstaver: Erik Demaine har også lavet en side hvor du kan skrive tekst og printe fold-og-klip-skabeloner til bogstaverne fra a til z: Fold-cut-fonts
Historie
Fold-og-klip-teknikkens historie strækker sig flere århundreder tilbage. I 1721 instruerede den japanske bog Wakoku Chiyekurabe læsere i at skabe et japansk våbenmærke, sangaibisi med et enkelt klip.Teoremet blev først for alvor introduceret i 1960 af Martin Gardner gennem hans "Mathematical Games"-serie i Scientific American.
Et sjovt eksempel er, at udbryderkongen Harry Houdini startede som tryllekunstner og faktisk optrådte med at klippe en femtakket stjerne ud med et klip. Han udgav også bogen Paper Magic.
Amerikansk historie tilføjer en interessant vinkel. En artikel fra 1873 i Harper's New Monthly Magazine beskriver, at den amerikanske møbelpolstrer Betsy Ross viste teknikken for præsidenten George Washingtonde da de femtakkede stjerner skulle syes til det amerikanske flag. Anvisninger på disse stjerner findes på ushistory.org.

Denne Numberphile-video fortæller også om teoremet: