這道初中幾何問題,也是古代數學三大難題之一,有幾個人想通了?

數學 教育 盛世前程 2017-03-24

三等分角,是古代數學三大難題之一,題目的定義是:用尺規作圖方法,三等分任意一個角。看似簡單,卻很經典,結論是不能實現,可能當時很多同學都不相信,也做過很多嘗試,肯定也都是失敗的,可能有人長大了也不能接受這個事實,除非掌握了專業數學知識,不然是理解不了的。直到現在還不斷有人自稱找到了三等分角的方法,就跟過幾年就有人宣佈發明了永動機一樣,這類人就是所謂的民科,請自行查看民科的定義,鑽研精神可嘉,就是知識有限,好多東西想不通,固執的按照自己的想象去試圖解決問題,結果越陷越深,無法自拔,最終可能會得精神病。所以我們如果自身學識低,也要讓後代受到良好教育。

哈哈,扯遠了,回到三等分角問題上來,能力有限,只能做點簡單科普。所謂尺規作圖,就是隻能用無刻度直尺和圓規來操作,直尺用來直線,圓規用來畫弧線,注意是無刻度,三等分角是要三等分任意角,而不是特殊角,這個問題在古希臘時代就被提出,直到近代隨著新的數學思想方法的出現,才被證明是不可行的,大體思路是把幾何問題轉化成代數問題,然後證明方程無解。以下貼出一種典型的證明方法(不是本人寫的),看得懂的可以看看,也有其他方法感興趣的可以自己去了解。

1.先說明尺規作圖可能問題:

一個作圖題中的所作的未知量,若能由若干已知量經過有限次的有理運算及開平方算出時,這個作圖題便能由尺規作出。

2.定理:

一個一元三次方程若它沒有有理根,則長度等於它的任何實數根的線段是不能用尺規作出的。

3.證明尺規作圖三等分任意角是不可能的:

這道初中幾何問題,也是古代數學三大難題之一,有幾個人想通了?

如圖:設已知角為3a,平分後的每一個角為a

作單位圓交角於A、B、C

過B作BD⊥OA於D,過C作CE⊥OA於E

令OD=m ,OE=x ,則m=cos(3a) ,x=cosa

代入三角恆等式中:cos(3a)= 4*(cosa)^3 - 3*cosa

得:4x^3 -3x -m = 0

由於在一般的情況下4x^3 -3x -m = 0 不是都有有理根(艾森斯坦因判別法)

所以根據上面的定理,任意三等分角用尺規作出是不可能的。

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