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尺規作圖畫出正17邊形?追加200分

步驟壹:

給壹圓O,作兩垂直的直徑OA、OB,

在OB上作C點使OC=1/4OB,

作D點使∠OCD=1/4∠OCA

作AO延長線上E點使得∠DCE=45度

步驟二:

作AE中點M,並以M為圓心作壹圓過A點,

此圓交OB於F點,再以D為圓心,作壹圓

過F點,此圓交直線OA於G4和G6兩點。

步驟三:

過G4作OA垂直線交圓O於P4,

過G6作OA垂直線交圓O於P6,

則以圓O為基準圓,A為正十七邊形之第壹頂點,

P4為第四頂點,P6為第六頂點。

以1/2弧P4P6為半徑,即可在此圓上截出正十七邊形的所有頂點。

備註壹

壹個正質數多邊形可以用標尺作圖的充分和必要條件是,該多邊形的邊數必定是壹個費馬質數。換句話說,只有正三邊形、正五邊形、正十七邊形、正257邊形和正63357邊形可以用尺規作出來,其它的正質數多邊形就不可以了。(除非我們再發現另壹個費馬質數。)

備註二

黎西羅給出了正257邊形的尺規作法,寫滿了整整80頁紙。蓋爾梅斯給出了正63357邊形的尺規作法,此手稿整整裝滿了壹只手提箱,現存於德國哥廷根大學。這是有史以來最繁瑣的尺規作圖。

備註三

正十七邊形的尺規作圖存在之證明:

設正17邊形中心角為a,則17a=360度,即16a=360度-a

故sin16a=-sina,而

sin16a=2sin8acos8a=2方sin4acos4acos8a=2的4次方sinacosacos2acos4acos8a

因sina不等於0,兩邊除之有:

16cosacos2acos4acos8a=-1

又由2cosacos2a=cosa+cos3a等,有

2(cosa+cos2a+…+cos8a)=-1

註意到 cos15a=cos2a,cos12a=cos5a,令

x=cosa+cos2a+cos4a+cos8a

y=cos3a+cos5a+cos6a+cos7a

有:

x+y=-1/2

又xy=(cosa+cos2a+cos4a+cos8a)(cos3a+cos5a+cos6a+cos7a)

=1/2(cos2a+cos4a+cos4a+cos6a+…+cosa+cos15a)

經計算知xy=-1

又有

x=(-1+根號17)/4,y=(-1-根號17)/4

其次再設:

x1=cosa+cos4a,x2=cos2a+cos8a

y1=cos3a+cos5a,y2=cos6a+cos7a

故有x1+x2=(-1+根號17)/4

y1+y2=(-1-根號17)/4

解之可有:

(大家自己解解吧~~~~)

最後,由cosa+cos4a=x1,cosacos4a=(y1)/2

可求cosa之表達式,它是數的加減乘除平方根的組合,

故正17邊形可用尺規作出。

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