立方倍積作圖
? ? ? 立方倍積問題是說作一個(gè)立方體,使其體積等于已知立方體的兩倍。這個(gè)問題我想了很久,發(fā)現(xiàn)無法在有理數(shù)域內(nèi)通過作圖求解,于是我就轉(zhuǎn)向無理數(shù)域去尋找解決的辦法,經(jīng)過一番思考,我發(fā)現(xiàn)當(dāng)兩個(gè)立方體的邊長都是無理數(shù)時(shí),就可以通過作圖法求出一個(gè)立方體,使它滿足立方倍積的條件。這兩個(gè)立方體的邊長分別是根號2和圓周率的二次方根,下面我說一下我的想法和具體操作,為了方便大家閱讀,我先給出下面這張圖。

? ? ?先作出根號2。圖中,△AOB為直角三角形,AC=1,BC=1,斜邊AB=根號2。圖中所有的長度都用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),即用直尺和圓規(guī)畫任意長度為單位長度,以后畫任何線段都要用圓規(guī)在單位長度上取值,并通過平行移動(dòng)等尺規(guī)作圖法來作圖。
? ? ? ?聲明一下,圖中所有畫法皆為尺規(guī)作圖,而不是靠尺子去量的。其次,所有的圖均為示意圖,我只是想表達(dá)立方倍積是如何通過尺規(guī)作圖實(shí)現(xiàn)的。作圖前自己任意規(guī)定單位長度,其它長度必須是單位長度的倍數(shù),作圖時(shí)用圓規(guī)去截取長度。圖中對任意線段的等分只有可以通過用尺規(guī)作圖法完成的二等分一種方法,八等分是指不斷重復(fù)的對指定線段二等分,直至將它八等分,余類推。
? ? ? ?直角三角形中斜邊的長度是由直角邊的比例唯一確定的。
? ? ??用同樣的方法,作出根號10。根號10也是一個(gè)直角三角形的斜邊。
? ? ?作出圓周率pi。關(guān)于圓周率pi的作法我曾經(jīng)專門寫過一篇文章發(fā)表在頭條上,文章的名稱叫《一起來畫圓為方》,有興趣的朋友可以去看看。
? ? ? 通過作圖法給出的Pi值是3.135。
這里我就不再給出pi值的作圖法了,我要說一下怎么通過作圖法求出圓周率pi的二次方根。請看下圖。

? ? ? ?圖中線段NP的長度=Pi,這和我在《一起來畫圓為方》中求出的Pi是相等的。將線段NP八等分得到線段NA,NA的長度=(Pi÷8),將NA反向延長至A撇點(diǎn),取NA撇的長度=NA。作A撇P的垂直平分線,交A撇P于B點(diǎn)。PB的長度=A撇P的二分之一,又等于(NP+NP÷8)÷2,PB=1.763438。? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??
? ? ?? 線段PB在數(shù)值上等于Pi的二次方根,圖中給出了Pi的理論值的二次方根,用作比較。
? ? ? ?以線段PB的長度作為立方體A的邊長,作一個(gè)立方體A,同時(shí)以△AOB的斜邊AB的長度作為立方體B的邊長,作一個(gè)立方體B。立方體A就是我們要求的立方體,它的體積等于立方體B的兩倍。如下圖。

? ? ? ?立方體A的體積= 5.483782。
? ? ? ?立方體B的體積= 2.828427。
? ? ? 立方體A與立方體B的體積比為1.9388。約等于2。
? ? ??體積比的絕對誤差0.0612。 相對誤差(0.0612÷2)= 3.06%。