登陆注册
25153100000040

第40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有的作图问题。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
  • 学做一名合格的班主任

    学做一名合格的班主任

    本书从班主任的素质修养及学生的心理健康教育、思想品德教育和班级管理和班级活动的组织与设计等方面对班主任的工作艺术进行了系统阐释。
  • 俄罗斯学(第一辑)

    俄罗斯学(第一辑)

    俄罗斯在经历了二十年社会转型的急剧动荡之后,其政治态势已基本稳定,其经济形势已开始复兴。然而,细观其人文社会科学领域的转型和态势,却尚未完成“复兴”和“软着陆”。用中国学术界熟识的词汇——“史学危机”、“哲学贫困”和“文学疲乏”来形容俄罗斯学术界曾经面临并至今仍未终结的状况似乎不为过。俄罗斯学术界路穷思变,力图从俄国学术文化传统、苏联学术经验和教训中汲取“营养。
  • 习惯重于方法

    习惯重于方法

    现代著名学者胡适终身积累了丰富的读书治学经验,并对此问题颇有研究。他关于如何读书,如何选书,如何做学问的不少精辟见解,值得今人学习、借鉴。本书收入胡适关于读书治学的文章、演讲稿二十多篇,力求全面、准确反映反映胡适的读书治学观点和方法。
  • 哲言智语

    哲言智语

    《哲言智语》主要介绍了知识是人类进步的源泉、成功之路在自己脚下、态度决定一切、没有朋友的人将一无所有等内容。《哲言智语》由内蒙古科学技术出版社出版。
  • 播音主持艺术10

    播音主持艺术10

    本书不仅是中国传媒大学播音主持艺术学院对外进行学术交流的窗口,也是全国广播电视播音主持学术交流的一个平台。编者虽对来稿有所选择,但书中论文作者的观点并不代表中国传媒大学播音主持艺术学院或编委会的看法。我们将秉持“百花齐放”、“百家争鸣”的方针,欢迎全国高校播音主持艺术专业和其他相关专业的教师、研究人员来稿,对我国广播电视播音主持工作的现状和存在的问题进行分析,对播音与主持艺术专业教学发表自己的看法。我们也欢迎全国各地广播电台、电视台的播音员主持人来稿,就播音主持实践中的问题发表自己的看法。
热门推荐
  • 撒旦危情:麻辣女特助

    撒旦危情:麻辣女特助

    她精通八国语言,一张利嘴麻辣呛人,人生终极目标是找张长期“房票”以应付目前中国房价水涨船高的国情。都说冤家路窄,美女接到一封录取通知书,在风和日丽的星期一正式上班,却莫名连升N级成了总裁特助。只是,得知往后的工作是供渣男总裁差遣时,某女内牛满面了。当泼辣美女遇上腹黑渣男,是渣男“潜规则”美女?还是美女辣倒渣男?请看麻辣女特助……
  • 医统天下:绝色王爷请接招

    医统天下:绝色王爷请接招

    她,现代植物学家,生杀予夺,信手拈来;他,是帝国绝色王爷,铁血冷峻,威震天下。当现代植物学家一朝穿越,暗中杀手身份,如何颠覆世界?绝色王爷对上喋血利剑,乱世苍穹,谁主沉浮?殊不知,这乱世,不止是男人的天下,女子,亦有拔下发簪做荆轲的霸气!【情节虚构,请勿模仿】
  • 小柔,站住别跑

    小柔,站住别跑

    一次酒店的偶遇,她惹上全城最多金的高富帅。一夜过后,她拼命逃离,他却放下身段,对她紧追不舍……--情节虚构,请勿模仿
  • 七星震前传

    七星震前传

    浩瀚宇宙,一颗奇异星球,一雏凤,两异泉,七座岛屿,七派殊死纷争,主角是怎么学到绝世武功,又是怎么称霸七岛?绝对是玄幻新类型!想象力丰富,情节奇异,对话幽默风趣,能让你哭,让你笑....绝对值得一看....
  • 华尔街之博弈

    华尔街之博弈

    余思成拥有最美好的将来,一场巨变让他失去一切,亲情,爱情,前途,但是苦难让他变得更加坚强。他说:不能成为上帝,那就让我成为撒旦吧。本书没有金手指,没有穿越。且看主角如何在逆境里完成涅槃。
  • 冷酷少东惹火妻

    冷酷少东惹火妻

    一场蓄意已久的阴谋,她是被相恋七年男友跟妹妹背叛,前后失去了亲人,事业。孤立无援时,他忽然出现为她撑起一片天空。她在甜蜜中疗伤,却忘了自己身边总是危机四伏……暗杀,商战,几番风雨突变,当年被公认为柔弱的兔子却长出獠牙,害我者必百倍还之!
  • 悬月生

    悬月生

    她一出生,就破了父亲设置的结界,母亲灰飞烟灭,师傅收她做徒弟,不久门派被灭,是因为她太强大,她可以操控世界,但最终,她随他而去,仿佛从来没有来过。
  • 系统大会

    系统大会

    咳咳~本人...嗯...一名“小学生”。第一次写小说,有什么错误希望各位大佬多多包涵。也希望各位大佬多支持一点。学业繁忙,一天一更,一周可能会断更一次,如果可能,我周日会补上。这是一条完美的分界线------------------------------------------我叫陈序,就如我的名字一样,我是一名程序员。一次意外,我得到了一...算是一个系统吧。于是第一次系统大会开始了。
  • “特别合议庭”

    “特别合议庭”

    昔日,坊间讥讽法官“大檐帽两头翘,吃了原告吃被告”。如今,“草民”调侃法院“信访不信法”;“大V”也抛出“法院不可信”等等“雷人”话语,让法院和法官“伤不起”。州江市法院从一个销售经理三次起诉离婚案件未果深挖根源,成立“特别合议庭”,一场司法反腐、权与法、情与法、爱与恨、罪与罚的较量悄然拉开帷幕……
  • 家养小萌妃

    家养小萌妃

    他被誉为天下第一美人,而她是人见人厌的丑八怪。其实他只是想做个好爹爹,养大她而已,可他家的丑宝贝竟然图谋不轨,想推倒他。“女儿啊,你就不能安份点?爹爹又做爹又做娘,容易吗?”“美人爹爹,做爹做娘太难啊,直接做我的男人吧!”