正十七邊形,幾何學術語,約翰·卡爾·弗里德里希·高斯于1796年證明正十七邊形可以用尺規作圖法作出。正十七邊形的每個內角約為158.8235294117647°,其內角和為2700°,有119條對角線,外角和為360°。
起源
正十七邊形可以用尺規作出來,這是高斯1796年19歲時證明的。這是正多邊形尺規作圖兩千年來頭一次有所突破——換句話說,上一次人們發現新的正多邊形尺規作圖法還是在古希臘。但是,高斯本人實際上并不會做正十七邊形。第一個正十七邊形尺規作圖法是在1825年由約翰尼斯·厄欽格(Johannes Erchinger)給出。
證明
高斯知道,如果一個正多邊形內角的三角函數能用加減乘除和開平方表達出來,那就意味著這個正多邊形能用尺規作出來。(尺規等價于只使用圓和直線的交點作圖,直線的表達式是二元一次方程,圓的表達式是二元二次方程,所以只用到了加減乘除和開平方)而他又證明了,只要正多邊形的邊數n是皮耶·德·費瑪素數,那么就能這么表達。當時人們已經知道前五個費馬素數是3、5、17、257和65537,所以高斯等于一舉證明了這五種正多邊形都是尺規可作的。
先計算或作出
設正17邊形中心角為a,則,即
故,而
因不等于0,兩邊除之有:
又由(三角函數積化和差公式)等
注意到(誘導公式)等,有
令:
有:
又
=
經計算知
因而:,
其次再設:
故有
最后,由
可求cosa之表達式,
它是有理數的加減乘除平方根的組合, 故正17邊形可用尺規作出。
尺規作圖步驟
1、以O為圓心作一個圓,在圓周上任取一點P1作為正十七邊形的第一個頂點;
2、畫出直徑OP1,并作另一條半徑OB垂直于OP1;
3、把OB四等分,得到J點;
4、連接JP1,作角OJP1的四等分線JE;
5、作一個45度角EJF;
6、以FP1為直徑作半圓,交OB于K點;
7、以E為圓心,EK為半徑作半圓,交直徑OP1于N4點;
8、從N4點作OP1的垂線,這條垂線跟圓的交點就是正十七邊形的第四個頂點P4;
9、有了P4剩下的頂點就都可以找到了,很容易,以P1P4為半徑去截圓周,就依次得到全部頂點。
參考資料 >
趣味知識 | 正十七邊形尺規作圖.微信公眾號.2025-02-04
如何用一張1×1的紙折出正七邊形?.百家號.2025-02-04