WikiDer > Придаточные углы Ланглиса - Википедия

Дополнительные углы Лэнгли

Решение проблемы треугольника Лэнгли 80-80-20

Дополнительные углы Лэнгли математическая проблема, поставленная Эдвард Манн Лэнгли в Математический вестник в 1922 г.^[1][2]

Проблема

В исходном виде проблема была следующей:

${ displaystyle ABC}$ является равнобедренный треугольник.

${ displaystyle angle {B} = angle {C} = 80 ^ { circ}.}$

${ displaystyle CF}$ в ${ displaystyle 30 ^ { circ}}$ к ${ displaystyle AC}$ порезы ${ displaystyle AB}$ в ${ displaystyle F.}$

${ displaystyle BE}$ в ${ displaystyle 20 ^ { circ}}$ к ${ displaystyle AB}$ порезы ${ displaystyle AC}$ в ${ displaystyle E.}$

Доказывать ${ displaystyle angle {BEF} = 30 ^ { circ}.}$ ^[1][2][3]

Решение

Решение было разработано Джеймс Мерсер в 1923 г.^[2] Это решение включает в себя рисование одной дополнительной линии и повторное использование того факта, что внутренние углы треугольника в сумме составляют 180 °, чтобы доказать, что все треугольники, нарисованные внутри большого треугольника, равнобедренные.

Рисовать ${ displaystyle BG}$ в ${ displaystyle 20 ^ { circ}}$ к ${ displaystyle BC}$ пересекающийся ${ displaystyle AC}$ в ${ displaystyle G}$ и нарисовать ${ displaystyle FG.}$ (См. Рисунок внизу справа.)

С ${ Displaystyle angle {BCG} = 80 ^ { circ}}$ и ${ displaystyle angle {CBG} = 20 ^ { circ}}$ тогда ${ Displaystyle angle {BGC} = 80 ^ { circ}}$ и треугольник ${ displaystyle BCG}$ равнобедренный с ${ displaystyle BC = BG.}$

С ${ Displaystyle angle {BCF} = 50 ^ { circ}}$ и ${ displaystyle angle {CBF} = 80 ^ { circ}}$ тогда ${ displaystyle angle {BFC} = 50 ^ { circ}}$ и треугольник ${ displaystyle BCF}$ равнобедренный с ${ Displaystyle BC = BF.}$

С ${ displaystyle angle {FBG} = 60 ^ { circ}}$ и ${ displaystyle BF = BG}$ затем треугольник ${ displaystyle BGF}$ является равносторонний.

С ${ displaystyle angle {BGE} = 100 ^ { circ}}$ и ${ displaystyle angle {GBE} = 40 ^ { circ}}$ тогда ${ displaystyle angle {GEB} = 40 ^ { circ}}$ и треугольник ${ displaystyle BGE}$ равнобедренный с ${ displaystyle GB = GE.}$

Следовательно, все красные линии на рисунке равны.

С ${ displaystyle GE = GF}$ треугольник ${ displaystyle EFG}$ равнобедренный с ${ displaystyle angle {GEF} = 70 ^ { circ}.}$

Следовательно ${ displaystyle angle {BEF} = 30 ^ { circ}.}$

Возможны многие другие решения. Разрежьте узел, перечислите двенадцать различных решений и несколько альтернативных задач с одним и тем же треугольником 80-80-20, но с разными внутренними углами.^[4]

Обобщение

проблема случайных четырехугольников

Четырехугольник, такой как BCEF, называется придаточный четырехугольник когда углы между диагоналями и сторонами равны рациональным углам, углам, которые дают рациональное число при измерении в градусах или других единицах, для которых весь круг является рациональным числом. Были построены многочисленные дополнительные четырехугольники, помимо того, что фигурирует в головоломке Лэнгли. Они образуют несколько бесконечных семейств и дополнительный набор единичных примеров.^[5]

Классификация дополнительных четырехугольников (которые не обязательно должны быть выпуклыми) оказывается эквивалентной классификации всех тройных пересечений диагоналей в правильные многоугольники. Это было решено Геррит Бол в 1936 г. (Beantwoording van prijsvraag # 17, Nieuw-Archief voor Wiskunde 18, стр. 14-66). Фактически он классифицировал (хотя и с некоторыми ошибками) все множественные пересечения диагоналей правильными многоугольниками. Его результаты (все сделанные вручную) были подтверждены компьютером, а ошибки исправлены Бьорном Пуненом и Майклом Рубинштейном в 1998 году.^[6] В статье представлена ​​история проблемы и фото с обычным триаконтагон и его диагонали.

В 2015 году анонимная японка под псевдонимом «aerile re» опубликовала первый известный метод (метод трех центров окружности) для построения доказательства в элементарной геометрии для особого класса задач о придаточных четырехугольниках.^[7][8][9] Эта работа решает первую из трех нерешенных проблем, перечисленных Ригби в его статье 1978 года.^[5]

Рекомендации

внешняя ссылка

• Угловой угол, MathPages