倍立方问题(古希腊三大几何问题之一)

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更新时间:2023-01-20

倍立方问题
古希腊三大几何问题之一
倍立方问题,是指作一个立方体,使它的体积是已知立方体的体积的两倍;化圆为方问题:作一个正方形,使它的面积等于已知圆的面积。在2400年前的古希腊已提出这些问题,直至1837年,法国数学家万芝尔才首先证明“三等分角”和“倍立方”为尺规作图不能问题。1882年德国数学家林德曼证明π是超越数后,“化圆为方”也被证明为尺规作图不能问题。
中文名
倍立方问题
外文名
Cubic problem
类别
古希腊三大几何问题
起源地
西腊第罗斯岛(Delos)
起源时间
公元前429年
所在领域
尺规组图
问题
倍立方问题
传说中,这问题的来源,可追溯到公元前429年,一场瘟疫袭击了希腊提洛岛(Delos),造成四分之一的人口死亡。岛民们推派一些代表去神庙请示阿波罗的旨意,神指示说:要想遏止瘟疫,得将阿波罗神殿中那正立方的祭坛加大一倍。人们便把每边增长一倍,结果体积当然就变成了8倍,瘟疫依旧蔓延;接着人们又试着把体积改成原来的2倍,但形状却变为一个长方体……第罗斯岛人在万般无奈的情况下,只好鼓足勇气到雅典去求救于当时著名的学者柏拉图。
开始,柏拉图和他的学生认为这个问题很容易。他们根据平时的经验,觉得利用尺规作图可以轻而易举地作一个正方形,使它的面积等于已知正方形的2倍,那么作一个正方体,使它的体积等于已知正方体体积的2倍,还会难吗?结果,……但是,柏氏门徒当时倒有两件差点成功的作法:
注解
注:『求体积是稜长 a 的立方体的2倍的立方体』,这问题可以转化为『求在 a 与 2a 之间插入二数x,y,使 a,x,y,2a 成等比数列』 即
( 则 ) 作法: 1. 作互相垂直的线M,线N,交点为O;2. 在M上取
作法: 1. 作互相平形且距离为2a的直线M,
3. [以下是西元前350年希腊数学家梅内克缪斯Menaechmus)的作法] 已知:线段 a 求作:线段x,y,使得