化圓為方的低階版——“化多為方“
眾所周知,由于π是一個超越數(shù),即不是任意一個有限項有理系數(shù)多項式方程的解,也就無法得到,進(jìn)而否定了尺規(guī)作圖化圓為方的的可能性
注:π是
的解,但由于這是個擁有無限項的多項式,故不能證明π是代數(shù)數(shù)
但,雖然化圓為方無法做到,我們卻能做到化圓為方的低階版——“化多為方”,即對于任意一個多邊形(不論是凸多邊形或凹多邊形),我們都能將其用尺規(guī)作圖轉(zhuǎn)化為面積與之一致的正方形
首先,對于任一多邊形,顯然可以將其劃分為若干個三角形
其次,對于其中一個ΔABC,作出與AB平行的中位線B'A',過C作B'A'的垂線交B'A'與點H,將ΔABC分解為梯形AB'A'B;ΔB'HC和ΔA'HC,而由于B'A'是ΔABC的中位線,我們可以重新拼接這三部分成與原三角形面積一致的長方形(如圖)

然后,令現(xiàn)長方形的長寬分別為a,b,則其面積為ab,要作出對應(yīng)的正方形,即作出長度為的線段,其作法如下圖所示:

其中曲線是以AB為直徑的圓,CD⊥AB
容易知道:
ΔACD∽ΔCBH
既有:
交差相乘得到:
即:
截至目前,我們已經(jīng)將原多邊形轉(zhuǎn)化為了若干個邊長為h_1,h_2,...,h_n的正方形,接下來就需要將這若干正方形合并為一個大正方形,這步所需要的操作只是反復(fù)使用勾股定理,即通過構(gòu)造直角三角形,將正方形兩兩合并,最終得到與原多邊形面積相同的正方形

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