2019-07-22

这是去年研究生刚开学遇到的一个问题,现在上传来备忘。

关于百度经验“任意正多边形的画法”的几点思考

大家记得上周五宝哥在课上提了一个问题:“如何用尺规做出正多边形?”有同学就在百度经验上看到一条“任意正多边形的画法”,链接贴在这里https://jingyan.baidu.com/article/4f7d5712e1df2c1a2019272b.html

我们就一起思考这种方法能做出正多边形的原理。经过我与同学的讨论与探究,得出的结论是:因为他用错误的方法(精确地讲是不精确的方法)来糊弄我们。下面我想把我的证明过程与大家分享和探讨。

大概就是上图这个样子。百度经验是用AutoCAD作图,前四步的目的就是把小圆的直径8等分。因为AutoCAD是无法将任意一条线段八等分的,要是你拉的这条线段长是个无理数呢……

后面几步的目的说白了就是画了一条线段OH,再连接各点就行了。假设小圆半径是1,不难得出,OH=。也就是说,找到这个H点就搞定!如何证明画出的是正多边形?我采用反证法,即已知是正多边形,求证OH的长度是否为。

假设是正多边形,则∠BOA=45°。设∠OBA=x,∠OAH=y。用正弦定理列几个方程。已知OA=1/2,OB=1,∠HOA=90°。得到,∠OHA=90°-y,∠OAB=180°-y。

在三角形AOB中,

在三角形AOH中,

并且,

将上述已知条件带入三个公式,得到

矛盾,所以这作图方法错误。

很有趣的事情是,这两个值只相差了约0.02。所以,百度经验的做法只是一种粗略的作图方法,根本不严谨。

扩展延伸

按照上面的思路,我们只要求出OH的长度就能画出正多边形了。然而有两个遗留的问题。

第一,不同多边形所要找的OH长度相同吗?按照上述方法,你很快能找到答案,并且还能推出一个万能公式。

第二,[endif]我们这是用反证法证明的,也就是说这证明了充分性,还未证明必要性。认真思考我们的充分条件,看似是已知一个正多边形,其实是已知∠BOA的数值。我们并没有证明已知OH的情况下能画出对应的正多边形。如何证明呢?感兴趣的朋友可以去试一下,我用的还是反证法。如果你证明出来不能,那么恭喜你,你又找出了那个百度经验的一个错误,而且这个结果对于你前面的所有思考将是一个灾难;如果你证明出来能,那就太棒了,这将成为画多边形的一个万能方法,任意多边形理论上都可以画出。


总之,这篇百度经验在我看来是错的,目前至少有两处错,误人子弟啊!欢迎大家找我讨论,一起进步。

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