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尺规三等分任意角的证明(轨迹), U1 F4 X- g* d$ b
苏小光
3 a3 E' Q7 ^# t, @; ? 2011年2月22日
, `7 C3 `; G" i$ w 我本无意研究尺规三等分任意角,一旦研究,又收不住手,现对三等分角又给出新的证明.& d j2 L7 y. Z9 ?+ i9 m
公式1:设N为圆心角,R为半径,l_{1}为扇形弧长,则有
5 h# v" A$ E+ ^- S+ j0 ? l_{1}=(NR\pi )/180 .5 a* y/ Z; E* E: h) I
公式2:设l_{2}为圆周长,r为半径,则
" r: _6 {4 C! K+ @. p$ i u/ p! j l_{2}=2r\pi .
/ R" B: C3 Q* Q1 p, J. a 定理1 若0<∠BAC<(或等于)360度,则尺规作图可得; i% e$ w' B4 s' W
∠BAG=1/3 ∠BAC
6 a4 g9 o7 o4 b" X" c- D 证明 以∠BAC一边AB为半径,以A点为圆心作弧BC,设弧BC为l_{1},∠BAC=N,则
! n/ b, B u6 P& H) e) H根据公式1 有. T, k3 M4 ]2 j* K% Q6 T$ F
l_{1}=(NAB\pi )/1809 J9 T0 I* c, c m" d
设圆周长 l_{2}=l_{1},根据公式 2,有; F p! ?4 A7 H/ ^" b$ Z/ K
2r\pi=(NAB\pi )/180
r; y- R, D3 J& t 所以圆半径
) s4 x; Q: O. h! p! X# H4 o* y r=NAB/360,
( w* t2 q% ~* y: h 在AB的延长线上取点D,使
5 @: s3 Z- @0 ~- X& n9 O5 z r=BD,
: h) l* P5 g0 Q, g( g+ D4 r! W 以点D为圆心,以r为半径,作圆D,用圆规三等分圆周,得三等分点B、E、F,圆D在弧BC上旋转,使点F与点G重合,点E与点H重合,点B与点I 重合,显然弧BG的长等于三分之一l_{1},连接AG所以
4 {* B" t0 I6 E, O+ F ∠BAG=1/3 ∠BAC
. @0 @+ q; Y- Q1 K" y证毕.+ w1 [- R& P9 _- N- u9 x: x
例:∠BAC=60(度),尺规作图,使∠BAG=20(度).
, W+ | h2 X3 P" d9 y解 以∠BAC一边AB为半径,以A点为圆心作弧BC,设弧BC为l_{1},∠BAC=60(度),
0 S- j/ p6 k& s( K根据公式1 有% w: i% j0 Z* M5 G( H! F- |
l_{1}=(60AB\pi )/180
, Z3 z# R8 X7 v9 d 设圆周长 l_{2}=l_{1},根据公式 2,有
% y- X& O" s3 f$ M3 H8 p 2r\pi=(60AB\pi )/180, A+ Y' s1 L5 H: Q& i/ A0 Z
所以圆半径
0 {0 s: K4 C K7 z' v- x r=AB/6,+ E* H! E( H4 G9 a0 e
在AB的延长线上取点D,使
6 {2 I' P/ K# D& W4 Y7 v BD=AB/65 y' J# t# @1 T ~, C F5 L/ V
以点D为圆心,以AB/6为半径,作圆D,用圆规三等分圆周,得三等分点B、E、F,圆D在弧BC上旋转,使点F与点G重合,点E与点H重合,点B与点I 重合,显然弧BG的长等于三分之一l_{1},连接AG.所以
8 O/ L/ y* I- ~: D ∠BAG=20(度). b s6 b6 Q! j5 h
(附图) |
zan
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