登陆注册
32269400000027

第27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
  • 成长的礼物:影响美国学生近一个世纪的麦加菲读本

    成长的礼物:影响美国学生近一个世纪的麦加菲读本

    《成长的礼物:影响美国学生近一个世纪的麦加菲读本》不仅影响了美国的教育事业,也影响了美国的伦理道德。诚如历史学家孔玛格所言:“它们为美国儿童提供了当今明显缺乏的东西,即普遍的引喻知识、普遍的经验和自制意识。”本书是一本通过道德文字向孩子进行美德教育的优秀范本。她通过一篇篇感人的故事和狄更斯、华盛顿·欧文、莎士比亚、爱默生、梭罗等名家名篇,将道德教育的内容倾注于作品之中,让孩子在欣赏这些优美文字的同时,从中感受到道德教育的力量,潜移默化地形成影响他们一生的美德观念。本书的100多篇文字选编自《麦加菲读本》,并在每篇之后配上了读后感言,以启发孩子们的思维。
  • 杜甫的故事

    杜甫的故事

    这本传记,讲述了伟大诗人杜甫的一生历程。他出生在一个没落的封建官僚家庭,一生经历了很大的转折,他从炫耀自己的家族转到关心国家命运,从抒写个人的情感转到关心人民的疾苦,是艰苦的生活使他变得伟大,是多难的命运升华了他的才华。解读他的一生,我们深深感到,命运是公平的,凡是看似惩罚与考验的东西,对智者来说都是帮助;凡是让人下跪屈服的东西,才真正令诗人振作。
  • 基督山伯爵:世界文学经典文库(青少版)

    基督山伯爵:世界文学经典文库(青少版)

    主人公唐泰斯原先是正直单纯的水手,由于遭到别人的陷害,在与心爱的人结婚的那一天,命运发生了天翻地覆的变化,他一下子被关进了黑牢。在暗无天日的黑牢里,唐泰斯万念俱灰,绝望的他想到了死亡,想用死亡来结束这一切。然而唐泰斯最终战胜了自己的懦弱,他知道“踌躇令强者止步不前,障碍令弱者不敢动弹”,“人总得有所冒险才行”,他及时抓住了机会,在恩人的帮助下,获得了新生。十四年的牢狱之灾结束了,唐泰斯变成基督山伯爵开始了他的复仇。
  • 精灵勇者3:神秘国度

    精灵勇者3:神秘国度

    应月姬公主邀请,夏焰一行人来到神秘国度,肩负起驱除黑暗力量、拯救神秘国度的重任。可是,出现在他们眼前的是……傲娇吃货月姬公主、面瘫真骑士、时刻担心毛被揪光的守护神兽银狐,被这样的组合邀请来拯救神秘国度,真的没问题吗?果然,一路上,波折连连,囧事一箩筐。梦想成为王子的韩启被迫穿上了蓬蓬的公主裙、两个吃货肖瑶和月姬公主抢食成仇、看似靠谱的真骑士也上演一出“真假美猴王”的好戏、就连身为团队核心的夏焰也是问题不断……深藏黑暗王国的付兰在恶魔的操纵下静静的等待着勇者们的到来。 敲开黑暗王国之门,这一次,精灵勇者们将再挑守护光明与希望之使命。
  • 三国演义

    三国演义

    本书对古典四大名著之一的《三国演义》进行精编精选,用符合小学生的语言进行重新编写,配以精美的图片、通俗易懂的注解,方便家长和老师教给孩子阅读,让孩子学习语言、文字同时,感受古典文化的精髓,是一本的儿童读物。
热门推荐
  • 追光路漫漫

    追光路漫漫

    时而傻逼时而感伤的少女,在经历一次疼痛的明恋,而终于释然,却也变得自卑和堕落的时候,有一束光照亮了她!慢慢的,慢慢的,少女对这个长得好看的同桌动了心。谢天谢地,班主任开学新调的座位,简直对她太好了吧!她对李霖然的小心思,李霖然和苏秋韵的故事开始了……还有她的沙雕朋友们……
  • 异世之衍冰破道

    异世之衍冰破道

    我,算是一个什么职业呢?魔法师?商人?农场大亨?餐厅老板?军火商?还是……“喂!想什么呢?还不快点过来帮忙!都快忙死了你还在那里发呆!”林平一愣连忙道:“来了!”
  • 蜡笔小新之黑羽黎

    蜡笔小新之黑羽黎

    漆黑的天空下,一位青年坐在榻榻米上看着身边一位熟睡的五岁孩子身边。“小孩看世界是用心,大人看世界是用眼睛,但是眼睛往往会骗人。希望你可以不忘初心,长大后依然这么开心。”(我个人非常喜欢蜡笔小新,我会一直更,只要蜡笔小新剧场版有新出的我就继续更。)新人作家,不喜勿喷。
  • 我该怎么算计呢

    我该怎么算计呢

    在击杀对方能够获得对方30%总等级经验值的世界里,算计就成了最好的武器!“你是不把你家牛娃宰了升级了?”“万大婶的闺女的装备怎么在你身上?”陈影不是在算计别人,就是在去算计别人的路上!且看这厮怎么用计谋吊打一众大佬,戏耍各路大能。
  • 最强兵王抗战史

    最强兵王抗战史

    华夏最强精英兵王沈刚,在执行任务的时候意外穿越到了抗战的时代,既然穿越到了这个时代,那就给中国把以前跟小鬼子的仇报了!碰见日本大佐,一个“八嘎”八什么八!一枪干掉,“首长!嘿嘿!俺是来清场滴!这滴畜生俺全包了!”
  • 竹马之交寄宿时光中的无声爱情

    竹马之交寄宿时光中的无声爱情

    爱在悄然中渐渐萌芽。小时候不懂爱,当时自以为那是自己的,不允许别人碰,称之为霸道,可长大后才发现(原来)那是爱!它在时光的流逝中渐渐明了。年少不懂爱,伤害了,那就用长大后的爱来偿还宠一辈子吧!“宇哥哥”“小柒柒”就是这样的,在爱的道路上相互成长的!
  • 健康全方位

    健康全方位

    随着人们生活水平的提高,对生活质量的要求也越来越高。以前家被人们认为是最安全、最舒适的生存空间的观念已被打破,人们越来越意识到了这“安乐窝”、“避风港”背后暗藏着的“危机”,居家健康越来越得到了人们的重视。
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 等她的爱情

    等她的爱情

    她是刚进入大学的小鲜肉一枚,他是混迹于校园的“大神”。他们的爱情发生的突然而又自然,既然命运注定了他们的缠绵,那就勇敢的面对这爱情的挑战吧!
  • 妖仙本纪一之猩红舍利

    妖仙本纪一之猩红舍利

    北宋末年,各路诸侯崛起,其中不乏各种家族画地为界或是占山为王,但中原西北部腹地,却是一个无人敢染指的地方。只因有一个家族占据在那里,他们低调,不与其他诸侯称霸一方,虽然他们也称宋臣,但他们绝不向宋朝廷低头,是同宋朝廷分庭抗礼的存在......一山岂容二虎!天下只能由一个人掌管,既然宋王朝颓败,那就是时候该把霸权让人了。天下不染指我族,我族必染指天下!!!