尺規作圖能作出的圖滿足什麼?

時間 2021-06-08 06:43:26

1樓:唐龍

在定義了乙個單位長度的前提下,所有長度為有理數以及帶有限次二次根號的長度都可以使用標準尺規作圖畫出來。

比如: , , , ,, …………

首先你需要清楚一件事,知道乙個角的角度,是可以求出來它的三角函式值的,具體方式就是把這個角的頂點放到單位圓的圓心然後作各種垂線段。

三等分角需要用到三倍角公式:

也就是:

如果我們把 替換成x, 替換成t,有:

那麼問題就變成了在已知t的情況下,能不能畫出來滿足上述等式的長度為x的線段。

在 時,有 ,代入上式,有:

或眾所周知,余弦值為-1的角度有很多,它們各自的三等分角的余弦值就只有上面提到的兩種可能。

對於180°而言,其三等分角在第一象限,所以其餘弦值為正值,也就是 。

而 是有理數,所以三等分180度角可做。

那如果t為其他值呢?x就不一定是有理數了,所以並不是說三等分角不可做,而是不可能三等分任意角

其他的像倍立方問題,就相當於畫乙個長度為 的線段,所以不可做。

化圓為方問題,就相當於畫乙個長度為 的線段,但是 本身就是超越數,所以不可做。

當年高斯證明了正十七邊形尺規可作,其實就是找到了 的具體值。

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