内接正方形
今天的挑战题是比较圆的内接正方形和半圆的内接正方形面积关系,因此在正文里我们来介绍如何用尺规作图做出这两个图形吗?
尺规作图是起源于古希腊的数学课题.只使用圆规和直尺,并且只准许使用有限次,来解决不同的平面几何作图题.
值得注意的是,以上的“直尺”和“圆规”是抽象意义的,跟现实中的并非完全相同,具体而言,有以下的限制:
- 直尺必须没有刻度,无限长,只可以做过两点的直线.
- 圆规可以开至无限宽,但上面亦不能有刻度.它只可以拉开成你之前构造过的长度或一个任意的长度.
由于不能用直尺的转角作垂线,因此我们首先要学习尺规作图绘制垂线. 过任意点作直线的垂线步骤:
- 以点为圆心,任意长为半径画弧,交分别于,点;
- 以,为圆心,大于长为半径画弧,两弧交于点;
- 连接,有.
现在我们已经掌握了绘制垂线的方法,因此在下面的篇幅中会省略上面繁琐的步骤.
接下来让我们用尺规作出圆的内接正方形:
- 任意长为半径画圆,圆心记为点;
- 过圆心作直径,交圆于点,;
- 过圆心作的垂线,交圆于点,;
- 连接点,矩形是圆的内接正方形.
那么如何在半圆中也作出内接正方形呢?
- 任意长为半径画圆,圆心记为点;
- 过圆心作直径,交圆于点,;
- 过点作垂线;
- 取(圆规);
- 连接与圆交于点;
- 依次作垂线和;
- 连接,矩形是半圆的内接正方形.
内容来源:橘子数学(原文链接)