怎樣證明兩個小正n邊形蓋不住乙個大正n邊形?

時間 2021-05-31 17:44:42

1樓:何睿杰

兩個小圓無法覆蓋乙個大圓。可知兩個小的正n邊形無法覆蓋大的正n邊形。

兩個小圓無法覆蓋大圓:可以用三角形兩邊之差小於第三邊證明,始終存在大圓上存在一點,不被兩圓中任何乙個覆蓋。

2樓:拓唐

這題有個簡單一些的思路,我們只需證明

a)任意兩個小正三角形無法覆蓋乙個單位正三角形。

b)任意正n邊形可以在內部做出乙個正三角形。

如果ab都成立,那麼顯然推出

c)任意兩個小正n邊形無法覆蓋單位正n邊形。

因為c)的逆命題成立將導致ab矛盾。

3樓:

本人高中生,為防止被噴故匿名。易知小多邊形的中心不可能與大多邊形中心重合,也不可能在大多邊形外,設大多邊形端點到中心的距離為R,小多邊形為r,設大多邊形上去2點構成的最長線段長XR,則小多邊形為Xr2個小多邊形構成的圖案恆在乙個長為2Xr,寬為Xr的長方形內,而這個長方形總是框不住大多邊形。這是思路可能有所遺漏,請大家指正。

4樓:

亂答一下

當n趨近無窮大,那麼這個正n變形就無限接近圓,所以我們就以圓作為極限假設。

因此問題就變為了 - 是否能用2個小圓覆蓋1個大圓?

再次極端分析,如果這個覆蓋的定義是可以用各種微分之類的方式來拆分某乙個圓,那麼問題就變為了 - 2個小圓的面積是否等於1個大圓?

按照圓的公式推導 S = π x R^2,由於π是無限不迴圈小數,因此兩個R之間的換算係數無論怎麼推導一定也是某係數K乘以π所得的無限不迴圈小數。

所以這個折算關係是不存在的,也即面積不等,也即無法覆蓋。

5樓:

(a)一組對邊中的一條完全包含在A中,另一條完全不落在A中。

(b)一組對邊中的兩條邊都有一部分包含在A中,並且這兩部分都是線段,長度之和小於X的邊長1.前面已證明A覆蓋的大正n邊形的頂點和邊是挨著的,

其中a)的情況而言,k條邊連續被A覆蓋,則其最遠距離的頂點也包含在內,所以可以按n=2k+1的證法得知,此種情況會因為A自身不具有相距這麼大的兩個點而產生矛盾。

b)的情況:

如上圖,a1a2和a3a4為為A除了其餘完全覆蓋的邊以外,只各自覆蓋了半截的兩條相對的邊。

設大正n邊形的最遠距離點之間的距離為L1, 次遠距離點之間的距離為L2, A的最遠距離點之間的距離為L1『, 次遠距離點之間的距離為L2』,A的邊長為x,x小於大正n邊形的邊長。

a1a4的長度為L3, a2a3長度為L4,

則由a1a2和a3a4為相對的邊可知: L1>L1'>L3>L2>L2', L1>L1'>L4>L2>L2',

(如果L1'為若想要用乙個矩形S'覆蓋S,其放置S所傾斜的角度。

6樓:王箏

反設A不包含最遠點對。不妨設,那麼和都是最遠點對,根據反設,都不在A中。除去外,A還至少包含了3個頂點,而這3個頂點分布於中。

下面用抽屜原理,由於都是最遠點對,因此必然有一對完整地包含在A中,矛盾。因此claim成立。

n=2k的情況就比較複雜了。現在還沒想到乙個像上面那麼直白的證法。只考慮頂點肯定是不夠的,還要考慮邊的說。

類似上面的證明,可以知道,對於正2k邊形,A和B一定剛好各覆蓋了X的k個頂點,不妨假設X的各個頂點都位於A和B的內部(否則可以將A和B略微放大一點點)。

現在來看X的對邊。

Claim:對於X的每一組對邊,有且僅有以下兩種情況之一發生:

(a)一組對邊中的一條完全包含在A中,另一條完全不落在A中。

(b)一組對邊中的兩條邊都有一部分包含在A中,並且這兩部分都是線段,長度之和小於X的邊長1.

並且對於X的所有對邊組,(a)不會總成立.

舉個例子。比如正方形。

綠色邊就是(a)情形,藍色邊就是(b)情形。

還是類似上面,如果claim成立的話,那麼每一組對邊在A中的長度和小於等於1,並且"等於"當且僅當(a)成立,而(a)不會總成立,因此X的所有邊在A中的長度和嚴格小於X的所有邊的長度的一半。對B也是一樣的。這樣就構成了乙個矛盾。

下面證明claim.

首先,(a)不會總成立是顯然的,否則的話,A就會包含了X的k條邊,因此至少包含了k+1個頂點,這是矛盾的。其次,不會發生一組對邊都完全不在A中的情況,因為這樣就有一組相對頂點完全不在A中,這是矛盾的。

下面假設A包含了X的一組對邊的兩條邊的部分,由凸性,這兩部分都是線段。記X的相對頂點距離是,相對邊距離是,A的相對頂點距離是,相對邊距離是.那麼必有.

因此這一組對邊的兩條邊的部分在A中的樣子應該如下圖

圖有點抽象了,上下分別是正多邊形A的相對頂點和鄰近的對邊,和分別是正多邊形X的對邊被A所截得到的那一部分。圖中,,,.

下面要證明,.

也就是要證明這樣乙個引理:在正多邊形A中,若一對平行線段全部落在A中,並且距離滿足,則這一對平行線段長度之和小於A的邊長x.

將向下平移到處,並且將沿著邊平移相同的距離,這樣得到下圖

容易證明,此時,因此只需證明.

過向引垂線,垂足是,因此.也就是說,和乙個定圓相切.記此圓為.

由,可知與,都相交.過分別向作切線,記切點分別為.(每個點能向作兩條切線,但是一條已經做出來了,就是.

)稍微畫個圖,但是因為點太密集了,沒法把圖畫的很明白,大家腦補一下就好……

注意到和都是直角,考慮兩個直角三角形和,她們的斜邊是一樣長的,但是由於與相交,因此點略微靠上一些,也就是\angle BPD" eeimg="1"/>.

因此.同理,.

而在中,.

又由切線長定理,.因此.

也就是.

引理證畢.

從而claim成立,從而原命題成立。以上。

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