
霓虹闪烁的无锡夜市,空气里弥漫着孜然烤肉和冰镇啤酒的香气。但最勾人的声响,不是锅铲的叮当,而是围坐在商场巨大屏幕前、广场临时看台旁爆发出的一浪高过一浪的呐喊。
数学爱好者俱乐部
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谁能想到,年初还怕‘冷场’要靠送票的比赛,短时间里竟化身席卷全国的顶流话题?社交平台话题播放量破亿,‘江苏十三太保’的‘内斗大戏’,愣是把省级联赛踢出了‘中超’的架势!
虽然我们习惯了为一次绝杀欢呼,为一个冠军疯狂。
可有没有那么一瞬间,你盯着那个滚动、飞跃、决定胜负的圆形物体,想过它本身就是一个数学的奇迹?它安静时呈现着规则的几何美学,滚动时遵循着复杂的物理轨迹。
所以今天我们不聊战术,不争‘散装’是非,就从这颗球的几何构成说起,探寻热闹非凡的苏超赛场内外,那些隐藏在竞技激情之下的“数”学逻辑。
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足球里“接地气”的数学

我们先聚焦一个最经典的问题:传统黑白块足球由多少个五边形、多少个六边形构成?这些不同的平面图形如何无缝拼接成一个近乎完美的球体?
答案隐藏在伟大的欧拉公式之中。
对于任何类似于球的简单凸多面体,欧拉揭示了一个普适的拓扑恒等式:
其中:
:顶点数量(即多个面交汇的点)。
:棱边数量(即面与面相交的线段)。
:面的数量。
经典足球正是一个球面状的凸多面体。其表面由黑色正五边形和白色正六边形构成。我们设:
五边形块的数量为 。
六边形块的数量为 。
我们先来看总面数 :所有五边形和六边形都是独立的“面”。因此:
再来看总棱边数 :每个五边形有5条边。每个六边形有6条边。
如果我们直接将所有面的边数相加: 。然而,多面体中的每一条棱边都被相邻的两个面所共享。因此,在 的计算中,每条棱边都被重复计数了2次。
故,实际的总棱边数应为:
最后看一下总顶点数 :每个五边形有5个顶点。每个六边形有6个顶点。将所有面的顶点数相加: 。但在足球中,每个顶点都是且仅是 3 个面交汇的地方(即三条棱边的交点)。因此,在 的计算中,每个顶点都被重复计数了3次。
故,实际的总顶点数应为:
现在我们将 代入欧拉公式
求解方程:
为了消除分母,方程两边同时乘以 6:
简化每一项:
计算后:
去掉括号:
合并同类项:
解得:
所以五边形块的数量 等于 !
虽然欧拉公式锁定了 ,但还没有直接算出 。我们需要再进行下一步计算:
由于每一个五边形都与五个六边形相邻;而每一个六边形则交替地与三个五边形和三个六边形相邻。
利用五边形周围的连接特性:
因此, 个五边形总共贡献了 条边用于与六边形相连。也就是五边形-六边形共享边的总数。
现在,观察其中一个六边形:

它有 条边,在标准足球上,它的边一部分与五边形共享,另一部分与六边形共享。
由于其对称结构设计,每个六边形都正好与 个五边形相邻(即它贡献了 条边用于与五边形相连)。
因此,每一个六边形都为上面计算的总共 条“五边形-六边形”共享边贡献了 条。
设六边形数量为 ,则所有六边形贡献的此类边总数是 。
这必须等于由五边形那边算出来的共享边总数 :
所以经典足球由 个黑色正五边形和 个白色正六边形构成,总面数 。
代入欧拉公式验证:
棱边数 :
顶点数 :
欧拉公式验证:
完美符合。怎么样,是不是很有趣?如果有兴趣大家可以回家带着自己家的小朋友一起求解试一试。

回过头来看苏超,当那颗精密遵循着欧拉公式的足球,在“苏超”的夜空下划过一道优美或惊险的弧线,它所承载的,早已不仅仅是赛事的结果。

(图片来源:网络,侵删)
缝合之上是超越数据与规则的“非理性”力量:
无锡夜市里那些自发喊哑的嗓子,扬州主场山呼海啸的助威,社交媒体上破亿的围观热情…… 这些都不是联赛积分规则或德比营销策略能完全计算出来的。
它更多是一种共情与归属的共振。

我们是谁:
MatheMagician,中文“数学魔术师”,原指用数学设计魔术的魔术师和数学家。既取其用数学来变魔术的本义,也取像魔术一样玩数学的意思。文章内容涵盖互联网,计算机,统计,算法,NLP等前沿的数学及应用领域;也包括魔术思想,流程鉴赏等魔术内容;以及结合二者的数学魔术分享,还有一些思辨性的谈天说地的随笔。希望你能和我一起,既能感性思考又保持理性思维,享受人生乐趣。欢迎扫码关注和在文末或公众号留言与我交流!



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