当前位置: 华文世界 > 科学

圆周可以任意等分吗

2024-08-08科学

等分圆周问题是个古老的问题,从古希腊就开始研究。当然用现代工具可以任意等分圆周,但用尺规作图就不一定了。

那么如果要n等分圆周,这个自然数n要满足什么要求呢。先从简单开始,当n=2时,就是平分圆周,这个非常简单,如下图,以圆上任意两点为圆心,固定长度为半径,只要两圆相交即可,过两圆交点作

2等分圆周

直线与被等分的圆相交,直线过圆心,将圆等分为两份。

当n=3时,就是3等分圆周,在原来2等分圆周的基础上,先找到直径的中点,即圆心,以直径与圆的交点为圆心,圆的半径为半径作圆,与被等分圆的两个交点和直径与圆的另一个交点构成圆的3等分点。

3等分圆

高斯对这个问题进行了研究,指出如果n是形如2^(2^m)+1的质数,那么圆周可以被n等分,这不就是费马数吗。我们知道费马数不一定是质数,当m=0时,n=3,可以3等分圆周。当m=1时,n=5,可以将将圆周5等分,如下图。

5等分圆周

当m=2时,n=17,众所周知高斯找到了将圆周17等分的方法。

当m=3时,n=257,德国数学家里时洛给出了257等分圆圆周的具体方法。

当m=4时,n=65537,将圆周65537等分的方法也是一个德国数学家叫赫尔梅斯的给出的。

如果是合数呢。据研究,如果n是两个或两个以上费马质数的积,那么一圆周也可以被n等分。比如n=3x17=51。

最后如果圆周可以被n等分,自然也可以被(2^m)n等分。