讀《你會不會三等分一角》第一部分

2021-02-19 某的記錄

第一部分

文章1

本文出現的定理:在三角形中,中線跟小的鄰邊所夾的角大於跟大的鄰邊所夾角。本文主要討論了一種三等分角的方法,即根據鐘的分針走過一角度,相應時針走過該角度的1/12,由此可以三等分一角。

文章2

1)用正方形紙片對摺成一個等腰直角三角形,再用斜邊的中點做角頂折成相等的5個角,然後用剪刀剪出一個五角星2)用一張兩邊平行的紙條,挽一個結,把它小心的抽緊,不要讓它的邊捲起來,一面抽,一面用手慢慢的壓平,就會做成一個五邊形,再作出它的各對角線,就畫出了一個五角星只使用圓規和沒有刻度的直尺,是不可能把給定的一個任意角分成三等分的.但是數學並不否認可以使用其他工具來作這樣劃分的工作.為了達到這個目的,想出了許多機械的工具.這樣的三等分角的方法,已不是純幾何學的了,它可以叫做機械的方法.先指出這些器械三等分角的原理(阿基米德所得到的結果,圖1):將所要三等分的角AOB的一邊BO延長,再用O作圓心,任意長r作半徑畫一個半圓,跟角的另一邊相交於C,在過C用直尺作一直線,使他跟半圓和BO的延長線交於E,F兩點,使EF恰巧等於r。則可以這樣作:我們事先在直尺上記下E,F兩點,使它們之間距離為r,然後繞C點滑動直尺,使其上E,F分別落在半圓和BO的延長線上。這樣就有∠F=∠AOB/3

說明:如圖所示的三分角器是它實際的大小.(塗有陰影線的)圖中和半圓相接的一段AB,長度和半圓的半徑相等.另一段BD,和AC垂直,並在B點和半圓相切;BD的長度不限.

圖上也說明了這種三分角板的用法,假定我們要把一個角KPM(如圖)分成三等分.

把角KPM的頂點P放在三分角器的BD線上,使KPM的一邊通過A點,另一邊和半圓相切.然後作直線PB和PO,於是這個角就分成三等分了.

要證明這樣作法是正確的,把半圓的圓心O和切點N用線段連接.這時就很容易看出,三角形APB和三角形OPB全等,而三角形OPB和三角形OPN全等.從這些三角形的全等,可知APB=∠OPB=∠OPN,即我們把∠KPM分成三等分了.

還可以用二個直角三角板(一個等腰,一個兩銳角分別為30,60度)

文章3

    本文出現的重要詞條:奠定基礎法,平行移動法,利用對稱的方法,軌跡交截法,相似作圖法及代數解析法。

本文主要討論了利用有刻度的直尺或直尺與圓規「合用」來三等分一角。

兩者合用:

∠AOB是一個所要分的角,用角頂O做圓心,在角的一邊OA上取一任意長的線段OR做半徑,畫一個圓。再延長AO跟圓相交於C,然後用C做定點,用直尺和剛才畫圓的圓規合併移動,使過C點作出這樣的一線段,它跟圓OB線分別交於D,E兩點,而DE恰好等於圓的半徑,就是使圓規的兩腳恰好能落在D,E兩點上。再作OF‖CE,那麼OF就是∠AOB裡的一條三等分線了。因為,假如連OD,

∠AOB=∠C+∠OEC=∠ODC+∠OEC=∠DOE+∠OED+∠OEC=3∠OEC=3∠EOF=∠FOB=∠AOB/3

刻度直尺:

∠AOB是所要分的角,先在∠AOB的一邊OA上截取一段OC,使它等於單位長的一半,再從C點作CM‖OB,作CD⊥OB,然後再過O作一條直線OF分別截CD和CM於E,F,使EF等於單位長。將直尺繞O點旋轉,同時留意直尺上那段單位長度兩端的刻度,讓他們分別落在CD,CM上。連接C和EF的中點G,則OF就是∠AOB的一條三等分線,因為在RTΔECF裡,

CG=EF/2,而OC=EF/2,所以

OC=CG=FG,∠FOB=∠CFO=∠FCG=∠CGO/2=∠COG/2也就是

∠FOB=∠AOB/3

文章12

本文出現的重要曲線:蚌 線

有一定點O和一定直線l,它們的距離OM=a,經過O點的一條動直線l』遇直線l於Q,在動直線l』上取兩點P,P』,使PQ和P』Q都等於常數b,P,P』的位置隨l』的位置變化而變化,這兩個動點P,P』的軌跡就是蚌線。

本文出現的重要曲線:蚶(gan) 線

在圓上有一定點O從O作這個圓的弦OR,在OR和它的延長線上取兩點P,P』,使RP=RP'=a(一個常數),當OR繞O旋轉時,相應的R在圓上移動,那麼P,P』點的軌跡就是蚶線。

本文主要討論應用別的曲線來三等分一角,這些曲線也稱三等分曲線。

蚌 線

利用蚌線的特性,我們可以三等分一個角。

設∠BAC是所要三等分的角,過角的一邊AB上的任意點B,作AB的垂線,交另一邊AC於C,現在我們認定A作定點,BC作定直線,從A作一條直線(動直線)交BC於Q,在這條動直線上取P使PQ=2AC,那麼P的軌跡就是b>a的蚌線,不過這裡採用它的右支。

從C作BC的垂線跟這蚌線交於F,連AF,那麼∠BAF=∠BAC/3,這是因為

設AF和BC交於G,取GF中點E,連EC,由GCF為RTΔ,所以CE=EF,由根據蚌線的特性有,EF=AC

所以EF=AC=CE,∠CAE=∠CEA=∠ECF+∠EFC=2∠EFC

又AB‖CF,所以

∠EFC=∠BAF,∠CAE=2∠BAF

而∠BAC=∠BAF+∠CAE=∠BAF+2∠BAF=3∠BAF

所以∠BAF=∠BAC/3

附蚌線的三種情況:

蚶 線

設∠AOB是所要三等分的角,在其一邊上任取長OA作半徑,O為圓心作圓,並且延長AO交圓於C,現在我們認定C作定點,CA作定圓的直徑,作一蚶線,是動弦一端到軌跡上的一點的距離等於圓的半徑(可知這裡是a<d的蚶線),蚶線和角的另一邊OB交於E,連CE由O作OF‖CE,那麼∠FOB=∠AOB/3,因為

設CE和定圓交於D,連OD,由蟲甘線性質有

DE=OD=OC

所以∠OCD=∠ODC=∠DOE+∠DEO=2∠DEO

而∠AOB=∠OCD+∠DEO=2∠DEO+∠DEO=3∠DEO

又OF‖CE,所以∠DEO=∠FOB

因此∠FOB=∠AOB/3

附蚶線的三種情況:

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