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正七邊形


RegularHeptagon

正七邊形是上面圖示的七邊正多邊形,其具有施萊夫利符號 {7}。根據 Bankoff 和 Garfunkel (1973) 的說法,“自從有記錄數學的最早時期以來,正七邊形實際上已被貶入被人遺忘的境地。” 然而,Thébault (1913) 發現了七邊形的許多優美性質,Bankoff 和 Garfunkel (1973) 討論了其中的一些性質。

HeptagonConstruction

儘管正七邊形不能使用希臘幾何作圖的經典規則進行尺規作圖,但它可以使用紐西斯作圖法進行作圖(Johnson 1975;上圖左側)。為了實現這種作圖,在直尺AZ上放置一個標記X,然後構建一個邊長為AX正方形。然後構造BC的垂直平分線於M,並繪製一個以C為圓心,CE為半徑的弧。現在放置帶標記的直尺,使其穿過BX位於弧線上,並且A落在垂直平分線上。然後2theta=∠BAC=pi/7,並且兩個這樣的三角形給出正七邊形的頂點角2pi/7。Conway 和 Guy (1996) 給出了七邊形的紐西斯作圖法。此外,正七邊形可以使用七根相同的牙籤以 1:3:3 的三角形形式構成(Finlay 1959,Johnson 1975,Wells 1991;上圖右側)。Bankoff 和 Garfunkel (1973) 討論了七邊形,包括據稱阿基米德發現的紐西斯作圖法(Heath 1931)。Madachy (1979) 說明了如何透過摺疊和打結紙條來構造七邊形,正七邊形也可以使用尼科梅德斯蚌線來構造。

儘管正七邊形不能使用經典技術尺規作圖,但 Dixon (1991) 給出了幾個非常接近360 degrees/7的角度的作圖。雖然一條邊所對的360 degrees/7 approx 51.428571 degrees,但 Dixon 給出的作圖包含2sin^(-1)(sqrt(3)/4) approx 51.317813 degreestan^(-1)(5/4) approx 51.340192 degrees30 degrees+sin^(-1)((sqrt(3)-1)/2) approx 51.470701 degrees的角度。

HeptagonMidpoints

在具有單位外接圓半徑和中心O的正七邊形中,構造AB中點 M_(AB) 和弧CB弧中點 X_(CB),並令OX_(CB)中點M_(OX)。則M_(OX)=M_(AB)=1/sqrt(2) (Bankoff 和 Garfunkel 1973)。

HeptagonDiagonal

在正七邊形中,如上構造點X_(CB)M_(AB)M_(OX)。 также 構造中點 M_(OF) 並在 M_(AB)B 的延長線上構造 J,使得 M_(AB)J=M_(AB)X_(CB)。 請注意,七邊形的邊心距 OM_(AB) 的長度為 r=cos(pi/7)。 然後

1. 長度 x=M_(AB)M_(OF) 等於 sqrt(2)r=sqrt(2)cos(pi/7),也等於以下方程的最大根

 8x^6-20x^4+12x^2-1=0,
(1)

2. M_(OJ)=sqrt(6)/2,並且

3. M_(AB)M_(OX)DeltaM_(OF)OM_(AB)外接圓相切

(Bankoff 和 Garfunkel 1973)。

HeptagonalTriangleQuad

在中心為 O 的正七邊形中,構造一個七邊形三角形 DeltaABC,並令 BNAM 分別平分 ∠ABC∠BAC,其中 MN 都位於外接圓上。 同樣定義中點 M_(MO)M_(NO)M_(MC)M_(NC)。 然後

MN=1/2M_(MO)M_(NO)=1/2M_(MC)M_(NC)
(2)
=sqrt(2)M_(NO)M_(MC)
(3)
M_(MO)M_(MC)=M_(NO)M_(NC)=1/2
(4)
M_(MO)M_(NC)=1/2sqrt(2)
(5)

(Bankoff 和 Garfunkel 1973)。


另請參閱

尼科梅德斯蚌線, 埃德蒙茲地圖, 七邊形定理, 七邊形三角形, 紐西斯作圖法, 克萊因四次曲線, 多邊形, 正多邊形, 三角學角度--Pi/7

使用 探索

參考文獻

Aaboe, A. 數學早期史話。 華盛頓特區:美國數學協會,1964 年。Bankoff, L. 和 Demir, H. "問題 E 1154 的解答。" 美國數學月刊 62, 584-585, 1955.Bankoff, L. 和 Garfunkel, J. "七邊形三角形。" 數學雜誌 46, 7-19, 1973.Bold, B. 幾何著名問題及其解法。 紐約:多佛出版社,第 59-60 頁,1982 年。Conway, J. H. 和 Guy, R. K. 數字之書。 紐約:施普林格出版社,第 194-200 頁,1996 年。Courant, R. 和 Robbins, H. "正七邊形。" §3.3.4 在 什麼是數學?:思想和方法的初等方法,第二版。 英國牛津:牛津大學出版社,第 138-139 頁,1996 年。Dixon, R. 數學圖形。 紐約:多佛出版社,第 35-40 頁,1991 年。Finlay, A. H. "曲折路徑。" 數學公報 43, 199, 1959.Heath, T. L. 希臘數學手冊。 英國牛津:克拉倫登出版社,第 340-342 頁,1931 年。Johnson, C. "正七邊形的構造。" 數學公報 59, 17-21, 1975.Madachy, J. S. Madachy 的數學娛樂。 紐約:多佛出版社,第 59-61 頁,1979 年。Wells, D. 企鵝好奇與有趣的幾何詞典。 倫敦:企鵝出版社,第 210 頁,1991 年。

參見

七邊形, 正多邊形

請引用為

韋斯坦因,埃裡克·W. "正七邊形。" 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/RegularHeptagon.html

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