利用漸開線三等分任意角的方法和證明

2021-10-07 05:02:53 字數 926 閱讀 2363

要求:如果所示,以園心為a,半徑為ac的園的漸開線作為輔助線,現在要把∠cab三等分。

操作:利用漸開線三等分任意角∠cab的尺規作圖步驟:

1、以b點做切線,和漸開線相交於e;

2、在be線段上做三等分點f,即bf=be/3;

3、以a點為圓心,af長為半徑,相交漸開線於g;

4、以g點為圓心,bf長為半徑,相交基圓於d;

5、連線ad,∠cad即為∠cab的三等分角。

證明

1、先證明△baf與△dag全等

根據作圖,ab=ac=圓a的半徑,af=ag,bf=dg,所以△baf與△dag全等。又be是垂直於ab的圓上點b的切線,所以∠fba是直角,根據全等三角形的性質,∠adg=∠fba也是直角。

2、由漸開線的性質,直線be的長度 = 園弧 bdc 的長度,直線dg的長度 = 園弧 dc 的長度,又因為dg=bf=be/3,所以園弧dc的長度 = 園弧bdc 的長度/3,根據圓的弧度和角度的關係,∠cad即為∠cab的三等分角

總結:

伽羅瓦所證明的是,在不使用任何輔助線或用到除尺規外其他工具的前提下,不能在有限次操作內,使用尺規作圖法三等分任意角,也就是說這三個限制只要有乙個不成立,那麼不能三等分任意角就不成立。

實際上只要引入漸開線,在有限次操作內,使用尺規作圖法n等分任意角都是可行的,而且這種方法也同樣可以解決化圓為方的問題。這樣,通過引入漸開線就一舉解決了三大幾何作圖問題中的兩個「不可能」的難題,並且漸開線在物理上是很容易得到的,它的本質是一端繞基圓展開的線的端點所形成的軌跡,或者簡單點說,平時大家用到的捲尺,就是漸開線所對應的物理實體。

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