用戶:Peterjiang/我的沙盒2
構造
編輯二刻尺與一般尺規作圖所用的尺不同,尺規作圖用的尺上不能有刻度,而二刻尺上有兩個刻度。
使用方法
編輯在尺規作圖中,尺被視為可以畫無限長直線的工具,但只能用來將兩點連接起來。而二刻尺除了可以將兩點連接起來,還有以下用法,假設尺上的兩刻度距離為a,有兩條線l、m和點P,可以用二刻尺找到一條通過P的直線,使得此直線與l和m的交點距離為a。
如圖,有兩條線l、m和點P。可以將尺與點P對齊,並讓其中一個刻度保持在l(圖中黃點)上,慢慢轉動尺,直到另一個刻度碰到m(圖中藍點),此線即為所求(圖中深藍色線)。
幾何作圖
編輯二刻尺可以解出單用直尺和圓規無法解決的問題,例如三等分角和正七邊形。
三等分角
編輯- 已知角a,以B點為圓心,二刻尺刻度間距為半徑畫圓。
- 角a的兩邊其中一邊交圓於A點,並畫另一邊的延長線。
- 將二刻尺固定在A點,並將兩刻度一個移到圓上,另一個移到角a一邊的延長線上,分別稱為C點和D點。
- 角b即為角a的三等分角。
正七邊形
編輯- 以二刻尺刻度的間距畫正方形CDEF。
- 以E點為圓心,CE為半徑畫圓E。
- 做DE的中垂線。
- 將二刻尺固定在D點,並將兩刻度一個移到圓E上,另一個移到DE的中垂線上,分別稱為B點和A點。
- 做三角形ADE的外接圓O。
- 以二刻尺刻度的間距為半徑,畫出G、H、I、J四點。
- D、E、G、H、A、I、J七點即為正七邊形。
倍立方
編輯- 以二刻尺刻度的間距做AB=BC=CA=BD,且A、B、D共線。
- 將二刻尺固定在A點,並將兩刻度一個移到CD的延長線上,另一個移到BC的延長線上,分別稱為G點和H點。
- AG的長度就是二刻尺刻度的間距的 倍。
二刻尺的沒落
編輯數學史學家T. L. Heath認為希臘數學家恩諾皮德斯[1](西元前440年左右)是第一個把圓規和直尺的地位提高的人。這種避免使用二刻尺的理念多少影響了同一時期、同一座島上的Hippocrates of Chios[2](西元前430年左右)。100年後歐幾里得在他的著作中也盡量避免使用二刻尺作圖。
西元前四世紀,受到柏拉圖的唯心主義影響,尺規作圖被分成三個等級。這三個等級分別是:
二刻尺被放再第三級是因為它可以解決前兩級所不能解決的問題[3],因此二刻尺被當成解決問題的最終手段,這種簡單而有力的作圖工具也逐漸被當成不正當的作圖工具。希臘數學家Pappus of Alexandria(西元前325年左右)認為:「這是一個不小的錯誤(a not inconsiderable error)」。