尺规作图( 二 ) _生活百科

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过三点作圆

作顶点分别在三平行线上的正三角形

【已知】平行直线L1、L2、L3 。【求作】正△ABC，使三个顶点分别落在三条平行线上。【作法一】① L1上任取一点D为顶点，作正三角形△DBE，使B、E落在L2上（图中虚线为正三角形简易作法）；② 作过D、E直线交L3于C；③ 以B为圆心BC为半径作弧交L1于A，连线A、B、C成△ABC 。

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三顶点在三平行线的正三角形作法一【作法二】① L2上任取一点B作三平行线公垂线交L1于E，L3于D；② 作线段EB的垂直平分线L4；③ 过D作直线DG使∠EDG = 30°，并交L4于G；④过B、G作直线交L1于A；⑤ 以B为圆心BA为半径作弧交L3于C，连线A、B、C成△ABC 。注：可将第⑤步改为，过G作AB的垂线交L3于点C.这样G,B,D,C四点显然共圆．于是可证得∠BCG=∠EDG = 30°.这样可以很快证得△ABC为等边三角形．

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三顶点在三平行线的正三角形作法二着名问题尺规作图不能问题就是不可能用尺规作图完成的作图问题。其中最着名的是被称为几何三大问题的古典难题：■倍立方问题：作一个立方体，使它的体积是已知立方体的体积的两倍；■化圆为方问题：作一个正方形，使它的面积等于已知圆的面积。■三等分角：作一个角，将其分为三个相等的部分。以上三个问题在2400年前的古希腊已提出这些问题，但在欧几里得几何学的限制下，以上三个问题都不可能解决的。直至1837年，法国数学家万芝尔才首先证明“三等分角”和“倍立方”为尺规作图不能问题。而后在1882年德国数学家林德曼证明π是超越数后，“化圆为方”也被证明为尺规作图不能问题。

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尺规作图作品还有另外两个着名问题：■作正多边形只使用直尺和圆规，作正五边形。只使用直尺和圆规，作正六边形。只使用直尺和圆规，作正七边形——这个看上去非常简单的题目，曾经使许多着名数学家都束手无策，因为正七边形是不能由尺规作出的。只使用直尺和圆规，作正九边形，此图也不能作出来，因为单用直尺和圆规，是不足以把一个角分成三等份的。问题的解决：高斯，大学二年级时得出正十七边形的尺规作图法，并给出了可用尺规作图的正多边形的条件：尺规作图正多边形的边数目必须是2的非负整数次方和不同的费马素数的积，解决了两千年来悬而未决的难题。■四等分圆周只準许使用圆规，将一个已知圆心的圆周4等分．这个问题传言是拿破仑·波拿巴出的，向全法国数学家的挑战。

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尺规作图简史中国古代“规”就是圆规，是用来画圆的工具，在我国古代甲骨文中就有“规”这个字。“矩”就像木工使用的角尺，由长短两尺相交成直角而成，两者间用木槓连线以使其牢固，其中短尺叫勾，长尺叫股。矩的使用是我国古代的一个发明，山东历城武梁祠石室造像中就有“伏羲氏手执矩，女娲氏手执规”之图形.矩不仅可以画直线、直角，加上刻度可以测量，还可以代替圆规.甲骨文中也有矩字，这可追溯到大禹治水(公元前2000年)前. 《史记》卷二记载大禹治水时“左準绳，右规矩”.赵爽注《周髀算经》中有“禹治洪水，……望山川之形，定高下之势，……乃勾股之所由生也.”意即禹治洪水，要先测量地势的高低，就必定要用勾股的道理.这也说明矩起源于很远的中国古代.春秋时代也有不少着作涉及规矩的论述，《墨子》卷七中说“轮匠(製造车子的工匠)执其规矩，以度天下之方圆.”《孟子》卷四中说“离娄(传说中目力非常强的人)之明，公输子(即鲁班，传说木匠的祖师)之巧，不以规矩，不能成方圆.”可见，在春秋战国时期，规矩已被广泛地用于作图、製作器具了.由于我国古代的矩上已有刻度，因此使用範围较广，具有较大的实用性。古希腊古代希腊人较重视规、矩在数学中训练思维和智力的作用，而忽视规矩的实用价值.因此，在作图中对规、矩的使用方法加以很多限制，提出了尺规作图问题.所谓尺规作图，就是只有限次地使用没有刻度的直尺和圆规进行作图.古希腊的安那萨哥拉斯首先提出作图要有尺寸限制.他因政治上的纠葛，被关进监狱，并被判处死刑.在监狱里，他思考改圆成方以及其他有关问题，用来打发令人苦恼的无所事事的生活.他不可能有规範的作图工具，只能用一根绳子画圆，用随便找来的破木棍作直尺，当然这些尺子上不可能有刻度.另外，对他来说，时间是不多了，因此他很自然地想到要有限次地使用尺规解决问题.后来以理论形式具体明确这个规定的是欧几里德的《几何原本》。