Pick定理的几个出人意料的应用

   

    考虑直线x+y=n,其中n是一个素数。这条直线将恰好通过第一象限里的n-1个格点(如上图,图中所示的是n=11的情况)。将这n-1个点分别和原点相连,于是得到了n-2个灰色的三角形。仔细数数每个三角形内部的格点数,你会发现一个惊人的事实:每个三角形内部所含的格点数都是一样多。这是为什么呢?

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趣题:用松了的圆规作给定一端点的指定长度线段

    《几何原本》的命题1是“作以给定线段为边的等边三角形”,其做法也正如大家所料:以AB为半径,分别以A、B为圆心作圆,交点C就是等边三角形的第三个顶点,于是连接AC和BC即可。《几何原本》的命题2则是一个看似更加简单的作图问题:给定点A和线段BC,作以A为其中一个端点的、长度等于BC的线段。我原以为《几何原本》的做法也和我们平常的做法一样——以A为端点向任意方向作一射线,再用圆规截取出和BC等长的线段。因此,每次在网上看到关于《几何原本》命题2时,我都会直接略过去。最近我才发现,《几何原本》中命题2的做法和大家想象的完全不一样,因为这种做法在《几何原本》中是不允许的。圆规只能用来作圆,不能用来度量和转移长度;换句话说,公设3中的“圆规”是一个“松”的圆规,一旦离开纸面后圆规的两脚便会“啪”的一声自动合拢。在这种条件下,你又如何实现上面提到的作图问题呢?

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圆环面积公式与勾股定理

    勾股定理有上百种证明,但其实它们都大同小异——无非是构造一组三角形和正方形并进行一系列变换。今天我看到了一个用圆面积来解释勾股定理的办法,颇有一些新意。

  

    考虑直角三角形OAB绕着一个锐角顶点O旋转一周。顶点A的轨迹是一个半径为a的圆,顶点B的轨迹是一个半径为c的圆。那么,线段AB扫过的区域(一个圆环)的面积就应该是大圆面积减去小圆面积,即π(c^2-a^2)。如果我们能够有一种办法说明,线段AB扫过的面积正好是πb^2,我们就相当于得到了勾股定理的另一个证明。

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