登陆注册
6207200000049

第49章 尺规作图拾趣

希腊是奥林匹克运动的发源地。奥运会上的每一个竞赛项目,对运动器械都有明确的规定,不然的话,就不易显示出谁“更快、更高、更强”。一些古希腊人认为,几何作图也应像体育竞赛一样,对作图工作作一番明确的规定,不然的话,就不易显示出谁的逻辑思维能力更强。

应该怎样限制几何作图工具呢?他们认为,几何图形都是由直线和圆组成的,有了直尺和圆规,就能作出这两样图形,不需要再添加其他的工具。于是规定在几何作图时,只准许使用圆规和没有刻度的直尺,并且规定只准许使用有限次。

由于有了这样一个规定,一些普普通通的几何作图题,顷刻间身价百倍,万众瞩目,有不少题目甚至让西方数学家苦苦思索了2000多年。

尺规作图特有的魅力,使无数的人沉湎其中,乐而忘返。连拿破仑这样一位威震欧洲的风云人物,在转战南北的余暇,也常常沉醉于尺规作图的乐趣中。有一次,他还编了一道尺规作图题,向全法国数学家挑战呢。

拿破仑出的题目是:“只准许使用圆规,将一个已知圆心的圆周4等分。”

由于圆心O是已知的,求出这个题目的答案并不难。

我们可以在圆周上任意选一点A,用圆规量出OA的长度,然后以A点为圆心画弧,得到B点;再以B点为圆心画弧,得到C点;再以C点为圆心画弧,得到D点。这时,用圆规量出AC的长度,再分别以A点和D点为圆心画两条弧,得到交点M。接下来,只要用圆规量出OM的长度,逐一在圆周上划分,就可以把圆周4等分了。

如果再增添一把直尺,将这些4等分点连接起来,就可以得到一个正4边形。由此不难看出,等分圆周与作正多边形实际上是一回事。

只使用直尺和圆规,怎样作出一个正5边形和正6边形呢?

这两个题目都很容易解答,有兴趣的读者不妨试一试。

不过,只使用直尺和圆规,要作出正7边形可就不那么容易了。别看由6到7,仅仅只增加了一条边,却一跃成为古代几何的四大名题之一。尺规作图题就是这样变化莫测。

这个看上去非常简单的题目,曾经使许多著名数学家都束手无策。后来,大数学家阿基米德发现了前人之所以全都失败了的原因:正7边形是不能由尺规作出的。阿基米德从理论上严格证明了这一结论。

那么,采用尺规作图法,究竟有哪些正多边形作得出来,有哪些作不出来呢?

有人猜测:如果正多边形的边数是大于5的质数,这种正多边形就一定作不出来。

17是一个比5大的质数,按上面这种说法,正17边形是一定作不出来的。在过去的2000年里,确实有许多数学家试图作出正17边形,但无一不遭受失败。岂料在1796年,18岁的大学生高斯居然用尺规作出了一个正17边形,顿时震动了整个欧洲数学界。

这件事也深深震动了高斯,使他充分意识到自己的数学能力,从此决心献身于数学研究,后来终于成为一代数学大师。

高斯还发明了一个判别法则,指出什么样的正多边形能由尺规作出,什么样的正多边形则不能,圆满地解决了正多边形的可能性问题。高斯的判别法则表明,能够由尺规作出的正多边形是很少的,例如,在边数是100以内的正多边形中,能够由尺规作出的只有24种。

有趣的是,正7边形的边数虽少,却不能由尺规作出;而正257边形,边数多得叫人实际上很难画出这样的图形,却一定可由尺规作出。1832边形,边数多得叫人实际上很难画出这样的图形,却一定可由尺规作出。1832年,数学家黎克洛根据高斯指出的原则,解决了正257边形的作图问题。他的作图步骤极其繁琐,写满了80页纸,创造了一项“世界纪录”。

不久,德国人赫尔梅斯又刷新了这个纪录。他费了10年功夫,解决了正65537边形的作图问题。这是世界上最繁琐的尺规作图题。据说,赫尔梅斯手稿可以装满整整一手提箱呢!

同类推荐
  • 开拓孩子视野的108个好故事

    开拓孩子视野的108个好故事

    童年的书包里,总是装着吃不完的零食、看不完的故事书;童年的脑海里,总是想着阿拉丁神灯和灰姑娘的那双水晶鞋。童年是美好而又纯真的,童年又是充满希望和幻想的。一片片枫叶悄悄地张开。童年稚嫩而好奇的眼睛,一个个好故事深深地印着童年…
  • 热学大探秘(物理知识知道点)

    热学大探秘(物理知识知道点)

    《物理知识知道点:热学大探秘》对了解热学的发展历程,探秘我们身边的热学现象,对培养广大青少年朋友的科学精神大有裨益。为此,我们组织编写了这本《热学大探秘》。在书中,我们不仅介绍了热学的发展历程,还解密了我们身边经常发生的一些热学现象,让大家在轻松愉悦之中学到科学知识;不仅介绍了热学在生产、生活中的应用,还精心安排了一些有趣的热学小实验,供广大青少年朋友在热学知识的海洋中自己去探索。
  • 安格斯奇遇记(5):安格斯和托普茜

    安格斯奇遇记(5):安格斯和托普茜

    托普茜是一只在商店橱窗等人买走的可卡犬,小女孩朱迪看到后请求妈妈买下带走,但妈妈没同意。萨曼莎小姐将托普茜带回了家,然而托普茜过得似乎并不愉快,她跑出院子,见到了安格斯,还有贝丝,并最终见到了朱迪……
  • 世界经典神话故事全集:妖魔鬼怪的故事

    世界经典神话故事全集:妖魔鬼怪的故事

    我们编辑的这套《世界经典神话故事全集》包括《开天辟地的故事》、《神迹仙踪的故事》、《妖魔鬼怪的故事》、《鱼龙精灵的故事》、《荒诞不经的故事》、《奇异自然的故事》、《万物有灵的故事》、《鸟兽灵异的故事》、《英雄传说的故事》和《风俗源流的故事》10册,内容囊括了古今中外著名神话故事数百篇,既有一定的代表性,又有一定的普遍性,非常适合青少年学习和收藏。
  • 后花园的秘密领地

    后花园的秘密领地

    自然是一本书,天是它的封面,海是它的扉页,山是它的目录,河是它的文字,地是它的封底。自然的智慧无处不在,那些有关大自然的神奇故事,在爸爸那抑扬顿挫的讲述中流淌开来……
热门推荐
  • 冷酷少爷的弃妻

    冷酷少爷的弃妻

    他从来都觉得父母之命媒妁之言是最不可信的,所以当老爸老妈在他还年幼的时候指定给自己的这个未婚妻,他是从来都不屑一顾的。漫长的成长历程中,他被权势、金钱和无尽的追捧所迷惑,至于所谓的未婚妻,早被他遗忘到了外太空。直到有一天,父母威胁他履行当年的婚约,将那个连模样也被他忘得一干二净的未婚妻娶进家门时,他终于意识到事情大条了。好,很好!既然父母已经将婚约的命令下死,他自然也会不甘示弱地采取自己的对策。那女人想嫁进他家大门,就要承受他带给她的侮辱。可是他怎么也没想到,婚礼上的刻意刁难,换来的竟然是她潇洒地拍拍屁股转身走人。这到底是怎样一种状况?难道说……他才是被狠心遗弃的那一位?
  • 不一定要你爱我

    不一定要你爱我

    莫以研说:“反正就算你一直在我身边我也不会喜欢你,你为什么还要跟着我?”简舜的回答是这样的:“我喜欢你,我爱你,只是我的事,和你无关,我也不怨你,不恨你,等到我喜欢够了,爱够了,自然就会离开了,我不相信谁离开了谁就会活不下去,只是会有点?难受,但随着时间消逝,总会过去的。曾经的难受也会过去的,到那时我应该能够风轻云淡的祝你幸福。”
  • 福妻驾到

    福妻驾到

    现代饭店彪悍老板娘魂穿古代。不分是非的极品婆婆?三年未归生死不明的丈夫?心狠手辣的阴毒亲戚?贪婪而好色的地主老财?吃上顿没下顿的贫困宭境?不怕不怕,神仙相助,一技在手,天下我有!且看现代张悦娘,如何身带福气玩转古代,开面馆、收小弟、左纳财富,右傍美男,共绘幸福生活大好蓝图!!!!快本新书《天媒地聘》已经上架开始销售,只要3.99元即可将整本书抱回家,你还等什么哪,赶紧点击下面的直通车,享受乐乐精心为您准备的美食盛宴吧!)
  • 鬼王的独宠

    鬼王的独宠

    我是个21世纪的一个普普通通的上班族,男朋友的劈腿,母亲晚癌而亡,父亲的早去,仿佛上天在和我作对。对生活绝望的我决定跳楼。……可当我醒来时却发现,咦,在我身上的这个男人是谁?
  • 精灵美少女

    精灵美少女

    她们是精灵世界的四大美少女,她们遵循命运的召唤降临人间,惩恶扬善,上演一幕幕美女大战怪兽的精彩故事,粉碎敌人的一个个阴谋。总是有邪恶的精灵在捣鬼,总是有未知的黑暗在作祟,降临人间的美少女一方面要打败邪恶精灵,另一方面要克服人性的弱点。在她们的历险中,找到遗失的力量吧。开始行动了,邪心英雄美少女!
  • 这只主神有点萌

    这只主神有点萌

    “主神存在的意义是什么?”“帮主角成神。”“为毛?”“设定就是这样。”“没有你主角就成不了神?”“也能成。”“那要你何用?!”“没有我你当不上主角。”啊--那个啥,书友群:216688197
  • 小白的心事

    小白的心事

    司日星君最近很苦恼,因为不知从那里来的白云天天跟着他走。当然这不是重点,重点是她挡着他的光芒照耀大地了!!于是司日星君决定跟那朵不知天高地厚的小白云谈一谈!“小白呀!你为什么总跟着我跑呢?”某小白望着司日星君帅气的脸颊,流了一地的口水……司日星君:“……”“小白呀!你挡着我的光芒了!”某小白默默的移了移位置,满眼盯着某神,口水一地……
  • 连翘奋斗记

    连翘奋斗记

    连翘本是个得过且过之人,但在经历如蝼蚁般无奈的生活后,她决定放弃米虫生活,奋发图强。
  • 狼王冢前传,前血吼

    狼王冢前传,前血吼

    三年前的一次意外,一个神秘种族就此问世了。那就是变幻莫测的‘影子狼族’,狼族的盗墓探险你知道多少,影子狼族不为人知的过去你真的知道吗?前血吼将为你一一解答……
  • 海公案

    海公案

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。