看似最复杂的开方,用尺规也不过是个简单的问题。
假设画一条长为根号A的线段,只需要一个直径为(1+A)的圆,在距离1的直径上,做垂直于直径的线连接到圆周,这条线段的长度就是根号A,这是简单的相似三角形的射影定理。
如果愿意画,再加上纸张足够大,哪怕是一万个根号下的某数都可以画出来,只要是平方根就行。
至于加减乘除,那就更为简单。
所以,这道题化几何为代数后,其实就是求这个正十七边形分成的十七个角的正弦值或者余弦值,是否能够用加减乘除和开平方根的方式表达出来。
因为这道题太过有名,不学数学的人看了后可以惊叹数学王子的天才,学过数学的人知道这道题背后的沉重和包含的意义,故而陈旭前世曾经仔细看过这道题。
读书什么时候都不晚,读书也不知道什么时候就用得上,陈旭暗自庆幸,于是按照前世看过的步骤,将这道几何体化为代数。
利用三角函数的简单定理,正弦余弦的关系,将复杂的式子简化之后,再用代数的定理,得到了一个表达式。
这个表达式最终化简求和后,得出了一个多次根号的数字,但正如之前所说,根号再多,只要是开平方,哪怕一万层二次根号,都可以用尺规做出来。
所以到这里,证明已经完毕,既然这个角的余弦值,是一个加减乘除和根号的组合,并没有出现开三次方之类的符号,所以可知正十七边形是可以用尺规做出的。
在证明了可以用尺规做出后,陈旭又按图索骥,将自己曾经惊叹不已的画法做出。
画法并不复杂,一张纸足够。
思路就是用三角函数和积化和差公式,将最终的余弦值,也化为一个二次方程的求根公式,也就是经典的-b加减根号下b方-4ac的式子。
一共需要化简五步,也就是需要作出四条线段,前一条线段的长度作为下一条线段长度的求根公式中的定值。
因为加减乘除和平方根,都可以用尺规做出,所以这个问题也就简化成了以原本圆的半径为定值1,画出新圆后再以新的圆的半径作为信的定值1,继续画下一个二次方求根公式下的新圆。
在预先知道答案的前提下,画法反倒是比论证简单。
陈旭拿出直尺和圆规,很快完成了这道题目,然后翻看起试卷的前面,终于松了口气。
前面的题目,简单得多,很符合现在的水平,大部分都是些应用题或者简单的平面几何,这是和九数最开始的用处相承的。
就像是翻越了高山,再去看门前的小丘,便觉渺小。
前面的题目,陈旭真可以用行云流水来形容自己的感觉,畅快无比,运笔如飞。
留意到陈旭的监考张同,发现陈旭提起尺规做了几笔后就翻过了卷子,心下暗暗点头,甚至不由地松了口气。
能够借着这个机会鱼跃龙门的贫民子弟,他是有怜悯之心的。
再加上刚才的压轴题解答,更让张同颇为赞赏,他可不希望陈旭走入误区,最终因为死磕最后一道题目误了前程。
“知道放弃,总是好的。舍得舍得,有舍才有得。”
心下如此想着,心想陈旭既然放弃了最后一题,那么这一次十有七八是要考上的。
九数学得好的,物理和力学分析都不会太差,这一点毋庸置疑。
张同心想,说不定以后稷下学宫里,要常见了。
暗自下了定论,又转悠到了陈旭的身后,扫了一眼,看着最后一道题上简单到有些简洁的做法,心下暗笑。
他以为尺规做正十七边形必然需要几十步甚至上百步,既然如此简洁,显然没有做出。
可当他扫过前面的代数论证后,张同差点忍不住叫出声来。
“他……他居然做出来了?”
“不可能!这不可能!”