Дана треугольная система координат и отрезок длины L; предложите несколько способов построить на листе бумаги отрезок длины sqrt(L) с помощью циркуля и линейки или объясните, почему это невозможно в элементарной геометрии

26 Ноя в 13:48
1 +1
0
Ответы
1
Короткий ответ: это возможно — корень из длины любого заданного отрезка конструктивно получается циркулем и линейкой (он является квадратным корнем, а корень из заданного числа — конструктивная операция). Ниже — пару стандартных построений и краткое объяснение исключительного случая.
1) Метод средней пропорции (полукруг — теорема об антиленке).
- Пусть дан отрезок длины LLL и задан единичный отрезок длины 111 (из треугольной системы координат берём единичную делёнку). На прямой последовательно отложите отрезки длины 111 и LLL, получив общий отрезок ABABAB длины 1+L1+L1+L. Пусть точка CCC разделяет ABABAB так, что AC=1AC=1AC=1, CB=LCB=LCB=L.
- Постройте полуокружность с диаметром ABABAB. Через точку CCC проведите перпендикуляр к ABABAB; он пересечёт полуокружность в точке HHH.
- По теореме о высоте в прямоугольном треугольнике имеем
CH2=AC⋅CB=1⋅L=L, CH^2 = AC\cdot CB = 1\cdot L = L,
CH2=ACCB=1L=L,
значит CH=LCH=\sqrt{L}CH=L . Отрезок CHCHCH — искомая конструкция.
2) Метод с подобием треугольников (средняя пропорция в другой форме).
- Хотим найти xxx такое, что x2=Lx^2=Lx2=L, т.е. 1:x=x:L1:x = x:L1:x=x:L (x — средняя пропорция между 111 и LLL).
- Постройте луч из точки OOO и на нём отложите отрезки OA=1OA=1OA=1 и далее AB=LAB=LAB=L (так, чтобы OB=1+LOB=1+LOB=1+L). Соедините OOO с правым концом BBB. Через точку деления AAA проведите прямую, перпендикулярную или под удобным углом, и с помощью стандартных приёмов подобия (провести параллель так, чтобы получились подобные треугольники) постройте отрезок xxx, удовлетворяющий 1:x=x:L1:x = x:L1:x=x:L. Это эквивалентно первому методу и даёт x=Lx=\sqrt{L}x=L .
Замечания об исходных данных:
- В приведённых построениях требуется наличие некоторого ненулевого опорного отрезка (обычно берут единицу 111). Если в задаче действительно задана треугольная система координат с единичным шагом — всё корректно и алгоритмы работают.
- Если же единственный дан для построения только отрезок длины LLL и нет никакой другой масштабирующей длины, то абсолютное значение L\sqrt{L}L не имеет смысла без выбора единицы длины: геометрические построения зависят от начальных данных, и все получаемые длины выражаются через данные (в поле, получаемом из исходных дли́n операциями сложения, вычитания, умножения, деления и выделения квадратных корней). Формально из одного числа LLL можно построить L\sqrt{L}L как элемент расширения Q(L) \mathbb{Q}(L)Q(L) через взятие корня, но для явного чертежа обычно нужен дополнительный эталон (единица).
26 Ноя в 14:02
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир