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正多邊形
來源:互聯網

多邊形是指二維平面內各邊相等,各角也相等的多邊形,也叫正多角形。

定義

各邊相等,各角也相等的多邊形叫做正多邊形。

正多邊形的外接圓的圓心叫做正多邊形的中心。

正多邊形的外接圓的半徑叫做半徑。

中心到圓內切正多邊形各邊的距離叫做邊心距

正多邊形各邊所對的外接圓的圓心角都相等,這個圓心角叫做正多邊形的中心角。

有關計算

外接圓

把圓分為等份,依次連接各分點所得的多邊形就是這個圓的內接正n邊形,也就是正n邊形的外接圓。邊長為a的正n多邊形的半徑。

內切圓

把圓分為等份,經過各分點作圓的切線,以相鄰切線的交點為頂點的多邊形就是這個圓的外切正m邊形,也就是正m邊形的內切圓。邊長為a的正m邊形的邊心距。

內角

正n邊形的內角和度數為:(n-2)×180°;正n邊形的一個內角是(n-2)×180°÷n。

外角

正n邊形外角和等于

所以正n邊形的一個外角為:.

所以正n邊形的一個內角也可以用這個公式:.

中心角

任何一個正多邊形,都可作一個外接圓,多邊形的中心就是所作外接圓的圓心,所以每條邊的中心角,實際上就是這條邊所對的弧的圓心角,因此這個角就是360度÷邊數。

正多邊形中心角:

因此可證明,正n邊形中,對角線

在一個正多邊形中,所有的頂點可以與除了他相鄰的兩個頂點的其他頂點連線,就成了頂點數減2(2是那兩個相鄰的點)個三角形。三角形內角和:180度,所以把邊數減2乘上180度,就是這個正多邊形的內角和。

對角線數量的計算公式:。

面積

設正n邊形的半徑為R,邊長為an,中心角為αn,邊心距為rn,則,周長,面積。

對稱軸

正多邊形的對稱軸——

奇數邊:連接一個頂點和頂點所對的邊的中點線段所在的直線,即為對稱軸;

偶數邊:連接相對的兩個邊的中點,或者連接相對稱的兩個頂點的線段所在的直線,都是對稱軸。

正n邊形的邊數、角數和對稱軸數均等于n。當邊數n為偶數時,正n邊形同時也是中心對稱圖形。

鑲嵌規律

在正多邊形中,只有三種能用來鋪滿一個平面而中間沒有空隙,就是等邊三角形、正方形、正六邊形。因為正三角形的每一個角等于60度,六個正三角形拼在一起時,在公共頂點上的六個角之和等于360度;正方形的每個角等于90度,所以四個正方形拼在一起時,在公共頂點上四個角的和也剛好等于360度;正六邊形的每個角等于120度,三個正六邊形拼在一起時,在公共頂點上的三個角之和也等于360度。

如果用別的正多邊形,就不能達到這個要求。例如:正五邊形的每只角等于108度,把三個正五邊形拼在一起,在公共頂點上三個角之和是108度*3=324度,小于360度有空隙。而空隙處又放不下第四個正五邊形,因為108度*4=432度,大于360度。

尺規作圖

直尺、劃規和量角器可以畫出任意正多邊形。但是在古希臘時,作圖只使用沒有刻度的直尺(unmarked ruler)和圓規(兩腳規)。用尺規作正偶邊形如等正多邊形并非難事。但對正奇邊形如3,5,7,9,11,13,15等的作圖,在當時是件困難的事,而且并非全都可以作圖成功。 1798年,德國約翰·卡爾·弗里德里希·高斯只有19歲,他成功的以圓規直尺做出一個正十七邊形,[1801年數學家高斯證明:如果費馬數k為質數,那么就可以用直尺和圓規將圓周k等分。但是,高斯本人實際上并不會做正十七邊形。第一個真正的正十七邊形尺規作圖法直到1825年才由約翰尼斯·厄欽格(Johannes Erchinger)]給出。并證明了正多邊形的邊數只有是皮耶·德·費瑪質數或不同的費馬質數乘積才可以尺規作圖出來,當高斯去世后,人們為了紀念這位偉大的數學家,在他的故鄉(Brunschweig)的紀念碑上刻了一個正17邊形。

參考資料 >

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