如何尺規作圖九等分一個圓?


看顧森大大的解法:Matrix67: The Aha Moments

趣題:如何用尺規作圖將圓面積N等分
一條直徑可以把圓面積二等分。兩條互相垂直的直徑可以把圓面積四等分。不過,對於任意的N,將圓面積等分為N個部分並不容易,因為圓周上的N等分點並不總是能用圓規和直尺做出來。1801年,Gauss證明了當n為2的冪和若干Fermat素數的乘積時,正n邊形可以用尺規作出圖來,同時他猜想這也是必要條件。1837年,Pierre Wantzel證明了這個條件的必要性。第一個無法用尺規完成作圖的正多邊形是正七邊形,也就是說你永遠無法僅用直尺和圓規找出圓周上的七等分點。
不過,這並不意味著我們不能將圓面積分成面積相等的七份。事實上,有一種方法可以將圓分成N個面積相等的部分,其中N可以為任意正整數。你能想到這種方法嗎?如果我們還要求各部分周長也相等呢?

不過,這個分法並不算一個「正統」的分割方法。如果我們要求每個線條都必需從圓周上出發,並且落腳於圓周上的另一點呢?

存在很多等分圓面積的切分方案,但我們卻不能用尺規作出來。例如,用N-1根平行的直線總能把圓面積等分為N份,可惜每根直線的位置在哪裡需要用到微積分計算,其結果是一個超越方程,無法用尺規作圖完成。當然,能用尺規作圖完成的分割方法還是有的,不過要想到這種方法並不容易。我們首先作出直徑上的七等分點(注意尺規N等分給定線段是可以辦到的——可以利用前面的相似三角形做法得到1/N的長度),然後像圖中那樣依次作出12個半圓弧。做一些簡單的計算就可以驗證,這些半圓弧形成的七個區域的面積確實是相等的。
另外,值得一提的是,這個切分方法還有一個神奇的性質:它的每一部分的周長都是相等的。


看了醬子君的回答,我發現題意不清。以下我的回答是把圓的周長九等分。
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140度不可作
故無法九等分圓


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