几何-正十七边形:百科

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正十七边形是指几何学中有17条边及17只角的正多边形。正十七边形的每个内角约为158.823529411765°,其内角和为2700°,有119条对角线。最早发现其形状可用尺规作图法作出的是高斯

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正十七边形是指几何学中有17条边及17只角的 正多边形。正十七边形的每个内角约为158.823529411765°,其 内角和为2700°,有119条对角线。最早发现其形状可用尺规作图法作出的是 高斯
 
中文名:正十七边形
外文名:Heptadecagon
类    别:形状的一种
适用范围:几何学
对角线:119条
内角和:2700°

目录

 

起源

最早的十七边形 画法创造人是高斯【1801年数学家高斯证明:如果费马数k为质数,那么就可以用直尺和圆规将圆周k等分。但是,高斯本人并没有用尺规做出正十七边形,事实上,完成证明之后正十七边形的做法对数学研究者是显而易见的。第一个真正的正十七边形 尺规作图法是在1825年由约翰尼斯·厄钦格(Johannes Erchinger)给出.】。
高斯(1777─1855年)德国数学家、物理学家和天文学家。 高斯在童年时代就表现出非凡的数学天才年仅三岁,就学会了算术,八岁因运用等差数列求和公式而深得老师和同学的钦佩。大学二年级时得出正十七边形的 尺规作图法,并给出了可用尺规作图的正多边形的条件。解决了两千年来 悬而未决的难题,1799年以 代数基本定理的四个漂亮证明获博士学位。高斯的数学成就遍及各个领域,在数学许多方面的贡献都有着划时代的意义。并在 天文学大地测量学磁学的研究中都有杰出的贡献。
 

作法

先计算或作出cos(360°/17)
设正17边形中心角为a,则17a=360°,即16a=360°-a
故sin 16a=-sin a,而
sin 16a=2sin 8a·cos 8a=4sin 4a·cos 4a·cos 8a=16sin a·cos a·cos 2a·cos 4a·cos 8a
因sin a不等于0,两边除之有:
16cos a·cos 2a·cos 4a·cos 8a=-1
又由2cos a·cos 2a=cos a+cos 3a( 三角函数 积化和差公式)等
注意到cos 15a=cos 2a,cos 12a=cos 5a( 诱导公式)等,有
2(cos a+co s2a+…+cos 8a)=-1
x=cos a+cos 2a+cos 4a+cos 8a
y=cos 3a+cos 5a+cos 6a+cos 7a
有:
x+y=
又xy=(cos a+cos 2a+cos 4a+cos 8a)(cos 3a+cos 5a+cos 6a+cos 7a)
=
(cos 2a+cos 4a+cos 4a+cos 6a+…+cos 14a+cos 15a)
经计算知xy=-1
因而:x=
,y=
其次再设:
=cos a+cos 4a,x2=cos 2a+cos 8a
y1=cos3a+cos5a,y2=cos6a+cos7a
故有x1+x2=
y1+y2=
最后,由cosa+cos4a=x1,cosacos4a=(y1)/2
可求cosa之表达式,
它是有理数的加减乘除平方根的组合, 故正17边形可用尺规作出
做法
1.给一圆O,作两垂直的直径AB、CD.
2.在OA上作E点使OE=1/4AO,连结CE.
3.作∠CEB的平分线EF.
  4.作∠FEB的平分线EG,交CO于P.
  5.作∠GEH=45°,交CD于Q.
  6.以CQ为直径作圆,交OB于K.
  7.以P为圆心,PK为半径作圆,交CD于L、M.
  8.分别过M、L作CD的垂线,交圆O于N、R.
  9.作弧NR的中点S,以SN为半径将圆O分成17等份.
 

简易作法

因为360°/17≈21°10′ ,利用sinA 21°6′=0.3600可得近似角。用该方法作正十七边形总误差为17*4′=68′,在不要求十分精确的情况下还是可行的。
作法如下:
1.先画一条直线,用 圆规在上面截取5条相等 线段,(尽量越短越好),再截取之前四条线段的和,接续之前画的线段。这样,如果每条小线段算作0.1的话,那么整条线段就是1.8。
2.用圆规截取之前5条小线段的长,画5次,这样这条线段就是5。1.8/5=0.36。准备工作完毕!
3.另作一条直线,作垂线,1.8的线段作为对边,5的线段作为斜边,那个最小的 锐角即是近似的360°/17的角。以其顶点为圆心,重复作角直至闭合。画一大圆,连接其与17条射线的交点,即可。
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