正十七边形尺规作图
正十七边形作图
1. 如圖, 以 O 為圓心作圓,過 O 作直徑 AC; 2. 過 O 作 AC 的垂線,交圓於 B; 3. 在 OB、OC 上 分別 截 取 I、D 使 得 OI = 1 1 OA, OD= OA; 4 16 4. 以 D 為 圓 心, DI 為 半 徑 作 圓,分 別 交 OA、OC 於 W1 , W2 ; 5. 以 W1 為 圓 心, W1 I 為 半 徑 作 弧,交 W1 A 於 E1 ; 6. 以 W2 為 圓 心, W2 I 為 半 徑 作 弧,交 W1 A 於 E3 ; P5
m
4. 在邊數不超過 100 的正多邊形中,僅用尺規 作 圖 的 有 24 個 。 它 們 分別 是: 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 15, 16, 17, 20, 24, 30, 32, 34, 40, 48, 51, 60, 64, 68, 80, 85, 96 邊形。 1
4.3
+
B P4
+ +
P3 P2
+
P7
+
P1 K P8 C P9
+ + + + + + + P11 + P12 + + +
I
+
N5 F
+
O E
N3
+
A
P16
P10
P15
+
P14
P13
3
4.5
正 十 七 邊 形 作 圖 :方法(三 )
1. 如圖, 以 O 為圓心作圓,作兩條彼此正交的直徑 AB 和 CD; 2. 過 A 與 D 分別作切線交於 S; 1 3. 在 AS 上取點 E 使得 AE = AS ; 4 4. 以 E 為圓心, OE 為半徑,作弧交 AS 於 F, F’; 5. 以 F 為圓心, OF 為半徑,作弧交 AS 於 H; 6. 以 F’ 為圓心, OF’ 為半徑,作弧交 AS 於 H’; 7. 過 H 作 AH 的垂線交 OC 的延線於 T; 8. 延長 HT 至 Q, 使得 TQ = AH’; 9. 以 BQ 為直徑,作圓交 CT 於 M; 10. 作 OM 的中垂線, 交圓於 P; 11. 以 P 為圓心, PC 為半徑,在圓周上靠 B 的一邊截取 P1 點; 12. 從 P1 出發在圓周上以 P P1 為半徑截取 P2 , P3 , · · · , P15 作為正十七邊形的各頂點。 B
看完这些正多边形的尺规作图方法,你还不认为数学也是一种艺术吗?
看完这些正多边形的尺规作图⽅法,你还不认为数学也是⼀种艺术吗?荟思正多边形的尺规作图,虽然是⼀个很纯粹的数学问题,但同时也极具艺术欣赏价值!尺规作图问题是⾮常古⽼的数学问题,早在两千多年前的古希腊时期就开始研究了。
⼈们好奇什么样的图形可以⽤尺规作图的⽅法得到,什么样的图形不可以。
对于可以尺规作图的图形,很好办,想尽办法得到作图⽅法就解决问题了。
对于那些还没想到作图⽅法的图形就⽐较为难,因为不知道是因为不存在这样的作图⽅法,还是因为作法太复杂,所以还没⼈能发现这样的⽅法。
例如三等分⾓问题,就是很长时间⾥都找不到作图⽅法,最终证明是不可能办到的。
再次特别强调⼀下,在尺规作图问题中,直尺是不带刻度的,我们只能⽤它来画直线。
在各种图形中,正多边形是⼤家⽐较感兴趣的⼀类。
由于圆规可以画圆,⽽所有正多边形都可以内接于圆,因此它的所有顶点都在圆周上。
这样看来,正多边形应该很有希望⽤尺规作图。
⽽且,前⼏个正多边形的作图⽅法很快就构造出来了,步骤也不算复杂。
然⽽还是有很多正多边形没有找到尺规作图的⽅法,因此⾃然要问,是否存在不可能尺规作图的正多边形。
相对于同时期的其他⽂明,古希腊数学更富思辨精神。
尽管当时的数学问题都是源于⽣活,但古希腊⼈并不⽴⾜于解决⽣活问题,⽽是考虑⼀般的理想情形。
边数较多的多边形在实际问题中⼏乎不会出现,但他们仍然对这些多边形的尺规作图很感兴趣,并且还执着地规定直尺不能带刻度。
这个问题在经过漫长的两千年后,才最终被天才的⾼斯在24岁时完全解决。
根据⾼斯的结论,⼀个正多边形可以尺规作图,当且仅当边数是费马素数或者两个不同的费马素数的乘积,或者是这些数的2的乘幂倍(即2倍,4倍,8倍,16倍,等等)。
请注意,⾼斯的结论给出的是⼀个充分必要条件。
换句话说,费马素数的数量决定了能尺规作图的奇数边正多边形的个数。
根据⾼斯的结论,边数不超过20的18个正多边形中,可以尺规作图的⼀共有11个,边数分别是3,4,5,6,8,10,12,15,16,17,20。
正十七变形的尺规作图-推荐下载
尺规作图:正十七边形2009-09-07 17:24:09尺规作图是指使用圆规和没有刻度的直尺在有限步骤内的作图问题。
看似几何问题,实则是一个代数问题。
比如要作一个角等于π/3,就是在给定的线段的垂直平分线上截取长度为√3/2的线段,而作一条直线的垂线则是给定复平面上的一个点z=1,作出z'=√(-1)这个点。
把这个说法更一般化一点,尺规作图问题可以描述成:在复平面上给定那个点z_0,z_1,……,z_n(这些点的共轭可以得到),求复平面上全体可有这些点出发经直尺和圆规在有限步骤内可作出的点(数)的集合M。
如果z∈M,即z可作,则z是F[x]中一个2^t次多项式的根,F=Q(z_0,z_1,……,z_n,\bar(z_0),\bar(z_1),……,\bar(z_n)),其中Q为有理数域,\bar(z_k)为z_k的共轭,1≤k≤n。
现在来看一下所谓的尺规作图三大难题。
1,三等分角。
给定一个角θ,要得到α=θ/3,即作出cos(α)。
而我们有cos(θ)=cos(3α)=4cos(α)^3-3cos(α),令cos(α)=a,cos(3α)=b为已知,则有(2a)^3-3(a)-2b=0,在一般情况下,这个方程不一定是可约的(如取θ=π/3),在这时2a不可做,因为他不可能是一个2^t次多项式的根。
除此之外尚有很多可以被三等分的角,如只要n不是3的倍数,则α=π/3必可三等分。
事实上n和3互素,因此存在证书u和v,是的3u+nv=1,1/3n=u/n+v/3,所以α/3=π/3n=uπ/n+vπ/3,π/n和π/3都可作,所以α/3也可作。
2,倍立方。
即做一个正方体的体积是原正方体体积的2倍,相当于要作出x^3-2等于0的根,同1,这是不可能的。
3,化圆为方。
即作一个正方形使其面积等于给定的原的面积。
这相当于要作出x^2-π=0的根。
但是π不是代数数,即不是任何多项式的根,所以√π也是不可作的。
解读数学王子高斯正十七边形的作法-上
解读“数学王子”高斯正十七边形的作法(上)江苏省泰州市朱庄中学曹开清 225300一、高斯的传奇故事高斯(Carl Friedrich Gauss 1777.4.30~1855.2.23),德国数学家、物理学家、天文学家。
有一天,年幼的高斯在一旁看著作水泥工厂工头的父亲计算工人们的周薪。
父亲算了好一会儿,终于将结果算出来了。
可是万万没想到,他身边传来幼嫩的童音说:“爸爸,你算错了,总数应该是……”父亲感到很惊异,赶忙再算一遍,结果证实高斯的答案是对的。
这时的高斯只有3岁!高斯上小学了,教他们数学的老师布特勒(Buttner)是一个态度恶劣的人,他讲课时从不考虑学生的接受能力,有时还用鞭子惩罚学生。
有一天,布德勒让全班学生计算1+2+3+4+5+……+98+99+100=?的总和,并且威胁说:“谁算不出来,就不准回家吃饭!”布德勒说完,就坐在一旁独自看起小说来,因为他认为,做这样一道题目是需要些时间的。
小朋友们开始计算:“1 +2 =3,3+3=6,6+4=10,……”数越来越大,计算越来越困难。
但是不久,高斯就拿着写着解答的小石板走到布德勒的身边。
高斯说:“老师,我做完了,你看对不对?“做完了?这么快就做完了?肯定是胡乱做的!”布德勒连头都没抬,挥挥手说:“错了,错了!回去再算!”高斯站着不走,把小石板往前伸了伸说:“我这个答案是对的。
”布德勒抬头一看,大吃一惊。
小石板上写着5050,一点也没有错!高斯的算法是1 +2 +3+……+98+99+100100+99+98+……+3+2+1101+101+101+……+101+101+101=101×100=1010010100÷2=5050高斯并不知道,他用的这种方法,其实就是古代数学家经过长期努力才找出来的求等差数列和的方法,那时他才八岁!1796年的一天,德国哥廷根大学。
高斯吃完晚饭,开始做导师给他单独布置的三道数学题。
前两道题他不费吹灰之力就做了出来了。
正十七边形尺规作图及证明
正十七边形尺规作图及证明正十七边形样本图正十七边形作法:第一步:在给定直线l上作一个圆O交直线于点A,B,分别以A,B为圆心,AB,BA为半径作弧,两弧交于点C,D,连接CD;第二步:以C为半径,CO为半径作弧交圆于点E,F,连接EF交CD于点K,再分别以K,O为圆心,KO,OK为半径作弧,两弧交于点G,H,连接GH交直线CD于点P,连接PB;第三步:再以P为圆心,小于PB的长度为半径作弧U,分别交AB,CD于点M,N,再分别以M,N为圆心,MN,NM为半径作弧,两弧圆外的交点为Q,连接QP交圆于点T,再分别以T,M为圆心,TM,MT为半径作弧,两弧圆外的交点为R,连接PR交弧U于上面的点S,下面的点W;第四步:连接S,W,再分别以S,W为圆心,SW,WS为半径作弧交于圆外的点Y,连接PY交弧U于点X,再分别以X,S为圆心SX,XS为半径作弧,两弧圆外的交点为Z,连接PZ;第五步:PZ交AB于点A₁,再分别以A₁,B为圆心,A₁B,B A₁作弧交于点A ₂,B₁,连接A₂,B₁交AB于点B₂,交圆于点C₁,连接B₂,C₁;第六步:再最后的C₁B依次戴取分点,直到最后作出十七个分点后连接,便是正十七边形。
正十七边形证明我们知道,一个正多边形的中心角的余弦值如果不是超越数,就可以用尺规作出该正多边形,求出的中心角的三角函数值代数式也就是包含了过程。
计算360cos 17⎛⎫︒ ⎪⎝⎭设正十七边形的中心角为α,则17360α=︒即16360αα=︒-亦即()sin16sin 360sin ααα=︒-=-由诱导公式()cos 2cos παα-=,我们发现:()()()()()()()()()()()()cos cos 360cos 17cos16cos 2cos 3602cos 172cos15cos3cos 3603cos 173cos14cos 4cos 3604cos 174cos13cos5cos 3604cos 175cos12cos 6cos 3606cos 176cos11cos 7ααααααααααααααααααααααααααααααα=︒-=-==︒-=-==︒-=-==︒-=-==︒-=-==︒-=-=()()()()cos 3607cos 177cos10cos8cos 3608cos 178cos9ααααααααα=︒-=-==︒-=-=因此我们有结论1:cos cos16cos 2cos15cos3cos14cos 4cos13cos5cos12cos 6cos11cos 7cos10cos8cos9αααααααααααααααα======== 该结论我们以后使用。
优质文档尺规作图三等分随便率性角和结构正十七边形
[优质文档]尺规作图三等分随便率性角和结构正十七边形尺规作图三等分任意和构造正十七边形饶剑明摘要:将角的等分问题转化为线段的等分问题,从而实现尺规作图的任意等分任意角。
对线段的任意等分是很容易做到的,就是根据平行线间线段对应成比例。
只要将角的等分转换成线段的段分问题就自然解决了,我们知道,角和线的关系在圆中可以实现,在一个圆中等角对应的弦长相等。
从而实现角的三等分和正十七边形的尺规作法。
关键词:三等分角平分线圆弧正十七边形一、任意角的三等分,,作角的平分线。
半径为的圆弧,所对的弦长为设角为,,a2,Ma,2sin 14,角所对的弦长 4,Ma,2sin 28,角所对的弦长为 3,Ma,2sin。
3642MMM,, 2313342,sin,,,MMM,,由于当很小时有,即有。
231332,,4,sin()sin()sin()当取不同值时,和的近似值如下: ,346381111可以看出利用会比更为精确,但在操作上会更为方便。
从数据上可以看出,锐角用4222,1就足够用了,在操作上也得到同样的结果。
但角度大于是就最好使用了。
由于尺规作42图本身在操作上就存在误差,所以这样的误差是允许的。
利用几何画板完全按尺规作图的步42MM,骤可以看到当角为锐角时有,即两个点完全重合。
2133操作步骤如下:1. 对角平分 ,1,2. 取上作图时角所对的弦长2AB3. 对线段AB三等分24.取线段AB的长线段AC 34. 以线段AB为半径,在圆弧等分 AB这样就对弧进行了三等分,标记三等分点,然后与顶点O连接就对角三等分了。
,除去多余的痕迹用这样的方法可以对任意角任意等分。
当角为锐角就一次性完成了操作。
,4,asin()当角是钝角是,就要用四分角去作图了,且从理论上要比稍微少一点,尤其,38是当接近平角时。
当角大于,时,就平分其补角然后反向延长。
,,24MM当一次实现不了的时候可以在和之间取值,每次折中而逼近,一般最多在两到1233三个循环操作能完成。
正十七边形尺规作图与详解
解读“数学王子”高斯正十七边形的作法一、高斯的传奇故事高斯(Carl Friedrich Gauss 1777.4.30~1855.2.23),德国数学家、物理学家、天文学家。
有一天,年幼的高斯在一旁看著作水泥工厂工头的父亲计算工人们的周薪。
父亲算了好一会儿,终于将结果算出来了。
可是万万没想到,他身边传来幼嫩的童音说:“爸爸,你算错了,总数应该是……”父亲感到很惊异,赶忙再算一遍,结果证实高斯的答案是对的。
这时的高斯只有3岁!高斯上小学了,教他们数学的老师布特勒(Buttner)是一个态度恶劣的人,他讲课时从不考虑学生的接受能力,有时还用鞭子惩罚学生。
有一天,布德勒让全班学生计算1+2+3+4+5+……+98+99+100=?的总和,并且威胁说:“谁算不出来,就不准回家吃饭!”布德勒说完,就坐在一旁独自看起小说来,因为他认为,做这样一道题目是需要些时间的。
小朋友们开始计算:“1 + 2 =3,3+3=6,6+4=10,……”数越来越大,计算越来越困难。
但是不久,高斯就拿着写着解答的小石板走到布德勒的身边。
高斯说:“老师,我做完了,你看对不对?“做完了?这么快就做完了?肯定是胡乱做的!”布德勒连头都没抬,挥挥手说:“错了,错了!回去再算!”高斯站着不走,把小石板往前伸了伸说:“我这个答案是对的。
”布德勒抬头一看,大吃一惊。
小石板上写着5050,一点也没有错!高斯的算法是1 +2 +3+……+98+99+100100+99+98+……+3+2+1101+101+101+……+101+101+101=101×100=1010010100÷2=5050高斯并不知道,他用的这种方法,其实就是古代数学家经过长期努力才找出来的求等差数列和的方法,那时他才八岁!1796年的一天,德国哥廷根大学。
高斯吃完晚饭,开始做导师给他单独布置的三道数学题。
前两道题他不费吹灰之力就做了出来了。
第三道题写在另一张小纸条上:要求只用圆规和没有刻度的直尺,作出一个正十七边形。
高斯的作业:如何用尺规画十七边形?
⾼斯的作业:如何⽤尺规画⼗七边形?⼏⽇前天纵君(SKYLABS)和孩⼦曾经讲过伽利略著名的⽐萨斜塔⼩球落体试验,因此特别整理了《逻辑的胜利:⽐萨斜塔的⼩球落体试验》这篇⽂章给⼤家。
今天这篇关于“⾼斯”的⽂章,其实也来⾃与我给孩⼦讲的另外⼀个故事。
关于少年学霸⾼斯,有⼀个著名的段⼦是说他在读书时,有⼀次⽼师例⾏给他布置了三道课后作业题。
前两道题在两个⼩时内就边形。
19岁的⾼斯感到⾮常吃要求只⽤圆规和⼀把没有刻度的直尺,画出⼀个正17边形顺利完成了。
第三道题写在另⼀张⼩纸条上:要求只⽤圆规和⼀把没有刻度的直尺,画出⼀个正⼒。
时间⼀分⼀秒的过去了,第三道题竟毫⽆进展。
这位青年绞尽脑汁,但他发现,⾃⼰学过的所有数学知识似乎对解开这道题都没有任何帮助。
但困难激起了他的⽃志终于当窗⼝露出曙光时,青年长舒了⼀⼝⽓,他终于结完了这道难题。
当⾼斯见到⽼师时,他有些内疚和⾃责的对⽼师说:“您给我布置的第三道题,我竟然做了整整⼀个通宵,我辜负了您对我的栽培……”。
⽼师接过学⽣的作业⼀看,当即惊呆了。
导师激动地对他说:“你知不知道?你解开了⼀桩有两千多年历史的数学悬案!阿基⽶德没有解决,⽜顿也没有解决,你竟然⼀个晚上就解出来了。
你是⼀个真正的天才!”原来⽼师也⼀直想解开这道难题。
那天,他是因为失误,才将写有这道题⽬的纸条交给了学⽣。
据说⾼斯也视此为⽣平得意之作,还交待了要把正⼗七边形刻在他的墓碑上,但后来负责刻碑的⼈认为正⼗七边形实在和圆太像了,不容易分辨。
因此其⽤了多⾓形加以代替,以⽰纪念⾼斯的成就。
天纵君这⾥也特别找到了⾼斯墓地的照⽚,传说是否如此?⼤家可以仔细找找看看。
最后让我们⼀起⽤动图的⽅式,去欣赏⼀下这个经典⽽优美的尺规作图。
这样的尺规作图是如此经典⽽美丽,以⾄于它让我们深切的感受到了⼈的智慧所能达到的极限,体会到了⽤孩童都能看懂的⽅法和技巧去实现⼀个绚烂⽽复杂的架构。
由衷的向⾼斯、以及所有伟⼤的科学前辈们致敬!。
正十七边形尺规作图与详解.docx
实用标准文档解读“数学王子”高斯正十七边形的作法一、高斯的传奇故事高斯 (Carl Friedrich Gauss1777.4.30~1855.2.23),德国数学家、物理学家、天文学家。
有一天,年幼的高斯在一旁看著作水泥工厂工的父算工人的周薪。
父算了好一会儿,于将果算出来了。
可是万万没想到,他身来幼嫩的童音:“爸爸,你算了,数是⋯⋯”父感到很惊异,赶忙再算一遍,果高斯的答案是的。
的高斯只有 3 !高斯上小学了,教他数学的老布特勒(Buttner)是一个度劣的人,他从不考学生的接受能力,有用鞭子学生。
有一天,布德勒全班学生算1+2+3+4+5+⋯⋯+98+99+100=?的和,并且威:“ 算不出来,就不准回家吃!”布德勒完,就坐在一旁独自看起小来,因他,做一道目是需要些的。
小朋友开始算:“ 1 + 2=3,3+3=6,6+4=10,⋯⋯”数越来越大,算越来越困。
但是不久,高斯就拿着写着解答的小石板走到布德勒的身。
高斯:“老,我做完了,你看不?“做完了?么快就做完了?肯定是胡乱做的!”布德勒都没抬,手:“ 了,了!回去再算!”高斯站着不走,把小石板往前伸了伸:“我个答案是的。
”布德勒抬一看,大吃一惊。
小石板上写着5050 ,一点也没有!高斯的算法是1+ 2 + 3+⋯⋯+ 98 +99 + 100100+99 +98+⋯⋯+3+ 2+1101+ 101 + 101 +⋯⋯+101 +101 + 101 =101 ×100 =1010010100 ÷2= 5050高斯并不知道,他用的种方法,其就是古代数学家期努力才找出来的求等差数列和的方法,那他才八!1796 年的一天,德国哥廷根大学。
高斯吃完晚,开始做他独布置的三道数学。
前两道他不吹灰之力就做了出来了。
第三道写在另一小条上:要求只用和没有刻度的直尺,作出一个正十七形。
道把他住了——所学的数学知竟然解出道没有任何帮助。
一分一秒的去了,第三道竟毫无展。
正十七边形尺规作图与详细讲解
解读“数学王子”高斯正十七边形的作法一、高斯的传奇故事高斯(Carl Friedrich Gauss 1777.4.30~1855.2.23),德国数学家、物理学家、天文学家。
有一天,年幼的高斯在一旁看著作水泥工厂工头的父亲计算工人们的周薪。
父亲算了好一会儿,终于将结果算出来了。
可是万万没想到,他身边传来幼嫩的童音说:“爸爸,你算错了,总数应该是……”父亲感到很惊异,赶忙再算一遍,结果证实高斯的答案是对的。
这时的高斯只有3岁!高斯上小学了,教他们数学的老师布特勒(Buttner)是一个态度恶劣的人,他讲课时从不考虑学生的接受能力,有时还用鞭子惩罚学生。
有一天,布德勒让全班学生计算1+2+3+4+5+……+98+99+100=?的总和,并且威胁说:“谁算不出来,就不准回家吃饭!”布德勒说完,就坐在一旁独自看起小说来,因为他认为,做这样一道题目是需要些时间的。
小朋友们开始计算:“1 + 2 =3,3+3=6,6+4=10,……”数越来越大,计算越来越困难。
但是不久,高斯就拿着写着解答的小石板走到布德勒的身边。
高斯说:“老师,我做完了,你看对不对?“做完了?这么快就做完了?肯定是胡乱做的!”布德勒连头都没抬,挥挥手说:“错了,错了!回去再算!”高斯站着不走,把小石板往前伸了伸说:“我这个答案是对的。
”布德勒抬头一看,大吃一惊。
小石板上写着5050,一点也没有错!高斯的算法是1 +2 +3+……+98+99+100100+99+98+……+3+2+1101+101+101+……+101+101+101=101×100=1010010100÷2=5050高斯并不知道,他用的这种方法,其实就是古代数学家经过长期努力才找出来的求等差数列和的方法,那时他才八岁!1796年的一天,德国哥廷根大学。
高斯吃完晚饭,开始做导师给他单独布置的三道数学题。
前两道题他不费吹灰之力就做了出来了。
第三道题写在另一张小纸条上:要求只用圆规和没有刻度的直尺,作出一个正十七边形。
(完整word)尺规作图--作出正多边形
2尺规作出正方形
3:尺规作出正六边形
4:尺规作出正十边形
5:尺规作出正十六边形
6:尺规作出正十七边形
7:尺规作出正十五边形
8:尺规作出正五边形
9:单尺作出正八边形
10:单尺作出正方形
11:单尺作出正六边形
12:单尺作出正五边形
13:单规找出两点间的三等分点
14:单规找出两点间的中点
15:单规作出等边三角形
16:单规作出正八边形
17:单规作出正方形
18:单规作出正六边形
19:ห้องสมุดไป่ตู้规作出正十边形
20:单规作出正十二边形
21:单规作出正十六边形
22:单规作出正十五边形
23单规作出正五边形
24:只有两个刻度的直尺作出正三角形
25:只有两个刻度的直尺作出正方形
正17边形尺规作图研究的历史回顾
正17边形尺规作图研究的历史回顾正17边形尺规作图研究的历史回顾古代数学家很早就解决了正3、4、5、15边形,以及和(n为非负整数)边形的尺规作图问题。
但是直到19世纪末的这2000年间,竟然没有进展。
1796年,当高斯19岁,还是一个学生的时候,证明了仅当边数为(圆括号中为素数,为非负整数)时,正k边形可用尺规作出。
特别是,正17边形,可用尺规作出。
尔后,人们热衷于研究具体的作图方法。
兹对这一过程加以回顾。
1.我们先给出两种具体的作图方法,供大家赏析。
第一个方法:改编自考克赛特(H.Coxeter)的《几何引论》一书:[1]作⊙O(OA),作半径OB⊥OA,作AC交OB于C,使OC= ,作∠OCD= ,且∠ECD=45°.以EA为直径作半圆,交OB于F,作⊙D(OF)交OA于H和G,过H、G作OA的垂线,交大圆O于P、Q.令点R平分,则PR和RQ就是正17边形的一边。
正257边形和正65537边形的作法,人们也已知道。
第2个方法:是由一个叫约翰•路利(John Lowry)的人,在1819年给出的,他的证明在当年《数学博览》杂志上,占去9页之多[2]:在半圆O的半径OC上,求出中点Q,并在垂直于该半径的直径AB上,自圆心O截取OD=,作DF=DE=DQ,作EG=EQ,FH=FQ,再作OK为OH与OQ的比例中项。
过K作KM//AB,而与罩住OG的半圆周相交于M.作MN//OC,与⊙O交于N.则就是圆周长的。
2.第3个方法:[3]来自《数学通讯》1954年5月号,欧阳琦的文章:“正十七边形作图法”。
要作正17边形,无异于要把圆周17等分。
假定Ak(k=0,1,…,16)依次是单位圆上17个等分点。
作直径A0A,连AAk,命A0Ak=ak,则显然,(1)易见,除a0外只要求出al中的任何一个,则问题解决。
高斯十七等分圆周证明(高斯的十七边形)
高斯十七等分圆周证明(高斯的十七边形)你可以理解为从圆心引出几条射线。
把圆分成几个面积相等的扇区,就是几个相等的部分。
平分线是一条射线和一个圆的交点。
这和平分一条线段是一样的。
等分圆周是指利用直尺和圆规将圆周n等分,这是一个古老的数学问题。
古代希腊数学家利用尺规作图可将圆周分成3,4,5,15等分,并进而将分点逐次倍增,将圆周无限等分。
高斯(Gauss,1777-1855)曾证明可用尺规作图将圆周17等分,因而找到了正十七边形的尺规作图法。
为此,后人把这一图形铭刻在高斯纪念碑上等分圆周(circumference in equal parts)是圆内接正多边形的作图问题。
若圆周上依次有n个点A1,A2,A3,…,An(n≥2),把整个圆周分成n段相等的弧:则称点A1,A2,…,An把圆周n等分,简称n等分圆周。
除二等分圆周外,用圆规直尺等分圆周与内接正多边形的作图实质是相同的问题。
高斯(C.F.Gauss)对等分圆周曾做出巨大贡献。
1796年,年仅19岁的高斯根据式子发现,圆内接正十七边形可用圆规直尺作图。
1801年,高斯又研究确定用圆规直尺等分圆周,等分数所应满足的充分必要条件(参见下文“用圆规直尺等分圆周问题”),高斯临终遗言“在墓碑上刻正十七边形”,德国格丁根大学为他建立了一座以正十七棱柱为底座的纪念像用圆规直尺等分圆周问题是几何学历史中的一个著名问题,能仅用圆规直尺把圆周n等分,当且仅当n是如下形式的整数:1.n=2m(m为大于1的正整数)。
2.n=2m·p1·p2·…·pk,其中m=0,1,2,…,k=1,2,…,pi为型的不同素数,这是1801年高斯(C.F.Gauss)证明的,因此,在100以内可以用圆规直尺等分圆周的等分数只有24个:1型的五个为4,8,16,32,64;2型的十九个为3,6,12,24,48,96,5,10,20,40,80,15,30,60,17,34,68,51,85。
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=24sinacosacos2acos4acos8a
因sina不等于0,两边除sina有: 16cosacos2acos4acos8a=-1
又由2cosacos2a=cosa+cos3a等,有
2(cosa+cos2a+…+cos8a)=-1 注意到 cos15a=cos2a,cos12a=cos5a,
——设有圆O求作内接正十七边 形
设有圆O,要求ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ内接正十七边形。
第1步:作直径AP。 第2步:作半径OB⊥OP。
第3步:在半径OB上取点C,使得OC为四分 之一OB,连接CP。
第4步:在半径OP上取点D,使 得∠OCD为四分之一∠OCP。 第5步:作角∠ECD=π/4,射线CE交半径 OA于点E。 第6步:以EP为直径作圆,交半径OB于K。 第7步:以D为圆心,DK为半径作圆,交 半径OP于Q。 第8步:过Q作射线垂直于半径OP,交圆O于 点R。 第9步:以弧PR在圆上顺次截取,得各个分点, 分圆O为17等份。 第10步:依次连接就得到内切于圆O的正十七 边形。
令 x=cosa+cos2a+cos4a+cos8a
y=cos3a+cos5a+cos6a+cos7a 有: x+y=-1/2
正十七边形的尺规作图存在之证明
又 xy=(cosa+cos2a+cos4a+cos8a)(cos3a+cos5a+cos6a+cos7a)
=1/2(cos2a+cos4a+cos4a+cos6a+…+cosa+cos15a) 经计算知xy=-1
可求cosa之表达式,它是数的加减乘除平方根的组合. 故正17边形可用尺规作出。
(1) 17 4
——10数本一班
张力
10022127
备 注
一个正质数多边形可以用标尺作图 的充分和必要条件是,该多边形的边数 必定是一个费马质数。换句话说,只有 正三边形、正五边形、正十七边形、正 257边形和正63357边形可以用尺规作出 来,其它的正质数多边形就不可以了。 (除非我们再发现另一个费马质数。)
正十七边形的尺规作图存在之证明
设正17边形中心角为a,则17a=360°, 即16a=360°-a 故sin16a=-sina, 而 sin16a=2sin8acos8a=22sin4acos4acos8a
又有 x=
(1) 17 4
,y=
(1) 17 4
其次再设: X1=cosa+cos4a, x2=cos2a+cos8a y1=cos3a+cos5a, y2=cos6a+cos7a 故有x1+x2= (1) 17
4
y1+y2=
y1 最后,由cosa+cos4a=x1,cosacos4a= 2