康老师

高斯解决的千年难题是什么

2022-03-14 分类:百科

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高斯在完成作业的时候发现,老师布置的最后一道题怎么感觉比平日里难很多,他以为老师只想考考他,于是一直坐在桌子前面思考如何解答问题。

题目是让用尺规画出正十七边形,高斯并不知道这道题难倒过阿基米德,还以为是老师能解开的题目,于是不服输的他用了一个晚上,终于将正十七边形的画法推导出来。

高斯先通过三等分角判定方程,建立了基本等价方程式,初步获得解决方案后,他又建立了等价的一元二次方程, 最终只需要求得cos(2π/17)就可以得到正十七边形的尺规作图法。

高斯的另一成就——高斯定理

用高斯的方法,主要是将 2π/17这个非特殊角度,通过转换,用特殊角度的组合表示。其次就是对于三角函数的恒等变换,这一步工作看似相当基础,实则关系重大,高斯正是通过这一系列繁杂的恒等变换,层层推进证明出正十七边形的可作图。这是高斯一个晚上完成的结果,当它第二天顶着黑眼圈去上课交作业时,把老师惊呆了,这个2000年无人解答的问题,到高斯手里一个晚上就出来了。

值得注意的是,高斯并没有直接画圆,他只证明了正十七边形可以用尺规作图法。这就好比,建造一座大楼,高斯是设计师,但他不参与修建过程。后世在高斯证明的引导下,画出了正十七边形。

步骤如下:先画一个圆O,作两垂直的直径AB、CD。 然后在OA上作一个E点,要使O点到E点的距离是半径的四分之一,再将C点和E点连接起来。将∠CEB平分线得到平分线EF再将∠FEB平分线,平分线为EG,与CO交于P点。作∠GEH,度数45°,并且交CD于Q点。

以CQ为直径作圆,与OB交于K。再以P为圆心,PK为半径,画一个圆,与CD交于L与M两点。分别过M、L作CD的垂线,与圆O于N与R。两点作弧NR的中点S,以SN为半径将圆O分成17等份。

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