将一个圆3等分、5等分早在欧几里德时代就已经解决了。但是能否7等分、9等分、11等分,却一直没有答案。其后二千多年,数学家们似乎相信,除了上述两种情形以及由此派生的其他情况,n等分圆周都不能仅用直尺和圆规完成。
到了十九世纪,德国数学大师高斯出人意料地解决了这个问题,引起当时数学界的震惊。
十七世纪时,著名业余数学大师费马提出一个猜想:
当n=0、1、2、3、4、…时,F都是素数。百年之后,瑞士数学家欧拉证明F5并不是素数,从而推翻了费马猜想。奇怪的是直到今天也没有发现第六个费马素数。
到了十九世纪,高斯发现了一个奇特的现象,费马素数与等分圆周密切相关。他证明了:对奇数n,只有当它为费马素数或是不同的费马素数之积时,才能够用尺规完成n等分圆周。
高斯不仅证明了这个定理,还亲自用圆规和直尺作出了一个正17边形,以实践自己的理论。他留下遗言,叫他的后人在他的墓碑上刻一个正17边形。可见这位历史上最伟大的数学家多么欣赏自己的得意之作。
你们知道,高斯作出圆的十七等分时多大吗?才17岁。所以,百度百科上写到:高斯被认为是世界上最重要的数学家之一,享有“数学王子”的美誉。
天津科技馆的展品“圆的十七等分”,以前是摆放展厅一层北侧偏东在地面上的,展品自动演示将圆十七等分的方法,观众观看流动的灯光即可。
后来要将这块区域改成通道,将展品改成了计算机软件。个人以为,缺少了体验感,对观众的吸引力有所下降。
下面就是展品展示的圆的十七等分的一个方法。有兴趣不妨试着做做。
1) 作图,过圆心作两条垂直的直径,得圆上两点P0和B;
2) 作OJ=1/4OB,再作∠OJE=1/4∠OJP0,∠FJE=45°;
3) 以FP0为直径作圆,交OB于K,以E为圆心EK为半径作圆,交O P0于N5、N3;
4) 过N5、N3分别作OB的平行线,交圆于P5 、P3 ,再平分P5 P3 ,得分点P4
5) P3 P4就是正17边形的一边之长,用它可在圆O上依次截得正17边形的各顶点。