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史上最难的初等几何问题?

时间:12-02来源:作者:点击数:

给你四个角度值,请用初等平面几何知识找出x的角度值是多少。这是一道相当难的平面几何题。在这里,这道题被称为是世界上最难的初等几何问题。那个网页上还有这个问题的另一个版本,号称是“世界上第二难的初等几何问题”。引用它的几句话:

“你只能使用初等几何知识,比如三角形内角和为180度,全等三角形判定法则等等。你不能使用高级的三角学知识,比如正弦定理、余弦定理等等。

“这是我见过的最难的几何问题。它的确可以用初等几何的方法做出来。这是一个很“正常”的题目,解决它并不需要什么匪夷所思的诡计。

“抱歉我不会给出这个问题的证明或答案。你只能自己一直做下去,直到问题被成功解决,或者你被这个问题彻底整疯。

“这个问题有多难?任何一个初中学生都可以读懂证明,但能自己找到证明的人非常非常的少。给我发来电子邮件的几百个人中,估计只有1%到2%的人(多数都是数学教授和大学学生)最终解决了这个问题(没看任何关键的提示)。大多数人以为自己找到了答案,但它们的证明是错误的。

“这个问题已经在很多地方发表。问题2第一次出现在1922年,问题1第一次出现则是在70年代。我不会告诉你这个问题出自哪里,否则很多人会直接在网上搜答案,而不会去绞尽脑汁地想问题。”

分享一个参考答案

题目发出后,大家的回应似乎比我想象中的更积极,我看到了好几个不同的正确解答。加上我本来知道的几种做法,现在我已经知道了至少5种正确的解法。现在随便发一个,供大家参考。

我们首先从号称世界第二难的几何题“50-60三角形”(图一)入手。这个题目要稍微简单一些,因为有个已知条件很重要:∠1=50°=∠2,因此我们一开始就有了一个等腰三角形,其中BC=CD。过E作BC的平行线交AC于E'(图二),我们很快就可以知道两个蓝色三角形是等边三角形,于是BC=CP。这样的话三条红色线段都相等,△CPD是等腰三角形,即可算出∠3=80°,∠4=40°。而△BE'C中的∠5也是40°,于是△DPE'也是等腰三角形,DP=DE'。又EP=EE'(全等三角形的两边),ED=ED(公共边),因此△DEE'=△DEP。∠6=∠7=1/2∠PEE'=30°

事实上,利用50-60问题的结论,我们能很快解决60-70问题(图三)。在AC上找一点F使得∠CBF=50°(图4),根据前面的结论,∠1=30°。而△BDC中的∠2也是30°。又∠3=∠4=20°,于是红色三角形和紫色三角形相似,CF/EF=BF/DF。而∠5=50°,∠6=∠1+∠3=50°,结合前面的比例关系,于是两个蓝色三角形相似。这样的话,∠EDF=∠CBF=50°。我们要求的角就等于∠EDF-∠2=20°

解答很繁琐。目前我还没有找到什么简单而巧妙的解法。欢迎大家提供更多的解答思路。

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