如果给出一个任意角,只使用圆规和一把没有标出尺度的直尺,根本不可能把这个角分成三等分。
其实,在数学上,从来没有不允许使用其他工具来划分一个角度。为了实现这一目的,人们想出了很多机械工具,并把这种工具称为三分角器。
我们每个人都可以制作出这样一个三分角器,用厚纸板或者薄铁片都可以,这样,绘图的时候就可以使用它了。
图 中的阴影部分就是一个实际大小的三分角器。线段AB的长度等于半圆的半径,BD垂直于AC,并和半圆相切于点B,BD的长度可以任意选取。
图中标出了这种三分角器的使用方法。我们该如何把∠KSM进行三等分呢?把∠KSM的顶点S放到这个三分角器的BD上,并且使∠KSM的一边过点A,另一边跟半圆相切。然后,画出直线SB和SO。现在,∠KSM就被分成了三等分。
图 三分角器的使用方法。
这一作法的正确性很容易证明。假设∠KSM跟半圆相切与点N,连接ON,那么很明显,三角形ASB全等于三角形OSB,而三角形OSB全等于三角形OSN。也就是说,这些三角形是全等的。所以,∠ASB、∠OSB和∠OSN彼此相等,证明完毕。
这种三等分角的方法,已经不是纯几何学的问题了,我们可以称它为机械方法。