一些模型的设计和制造者,还有一些无线电爱好者都喜欢亲手制作模型,经常会在操作过程中遇到难题。
题:找一块铁片,在上边剪出一个指定边数的正多边形。
这道题的意思可以这样理解:
把一个圆周n等分,n是整数。
解:我们先不用量角器解题,想想怎样用圆规和直尺的几何学知识解题。
首先想一想用圆规和直尺能把一个圆周几等分?这个问题早就有了答案:不可为任何数的等分。
可为:2,3,4,5,6,8,10,12,15,16,17,… …,257,… …等分。
不能为:7,9,11,13,14,… …等分。
还有一个问题就是没有统一的作图方法,比如说我们要把一个圆周15等分和12等分的方法不一样,方法也很多。
这就需要一种几何学的方法,即使只能求出近似值也可以,但一定要是能把一个圆周分成任意份的方法,且通用简便。
但几何学教科书的编者们还没有注意这个问题,我们在这里就介绍一种求解这类题目的简便有趣的方法。
如图10-9所示,要把一个圆周分为九等份。AB为圆的任意直径,以AB为边作一个等边三角形ACB,在D点把直径AB分为AD和DB两段,并使它们的比例为AD∶AB=2∶9(若要将圆周等分为几份,则AD∶AB=2∶n)。(www.xing528.com)
图10-9 把圆周n等分的近似值的作法
连接C、D两点,并延长至和圆周相交点E处。这样弧线AE就是圆周的九分之一(或AE=也就是说,弦AE是这个圆的内接正九边形(或n边形)的一条边。这个数值的误差只有0.8%。
要把用上述作图方法作出的圆心角AOE和划分的等分n数之间的关系式表示出来就是这样一个公式:
如果n较大,用上述公式也可以计算出:
另外,把圆周n等分时,圆心AOE是。把与计算得出的∠AOE的角度相比较就会发现用上述方法计算出现的误差。
下面是和等分数目n值有关的数值。
从这个表中可以看出,用上述方法把一个圆周分为5、7、8、10等分时,误差不算太大,只是0.07%~1%,这样的误差在大多数实际操作中都是允许的。但n的增加就使这种方法的误差越来越明显,但据实际研究,n为任何数目时,误差都不会超过10%。
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