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俄羅斯總理之幾何題
阮一峰 · 2021-09-22 · via 阮一峰的网络日志

九月一日,乃俄罗斯之智识节,盖因是日为各级黉宫开学之期,象征入知识之宝库。

岁在今朝,俄罗斯总理米哈伊尔·米舒斯京(Mikhail Mishustin)临幸莫斯科物理技术学院(MIPT)视察。该校为俄罗斯顶尖之理工科大学,出过众多诺贝尔奖得主与显赫科学家。

米舒斯京总理至新生之教室,为诸生演说。睹黑板之上写满数学公式,一时兴起,遂上前书一道数学题,命当场解答。

据维基百科所载,米舒斯京生于一九六六年,大学专攻系统工程,主修计算机辅助设计。仕后,复读经济学博士。任总理之前,乃俄罗斯联邦税务局长。

其所出者,乃几何之题,题曰。

于圆上既定一点,与直径共在,求画一法,自该点至直径,作垂直线(下图绿线)。

此题之难,在于不得用度量之器,唯可资者,乃无刻度之尺耳。

诸君可思之,此题当如何解也。

虽非高深之数理,初中几何之课足可解之,然亦非易事。必先知二几何之基本定理,方得解此。

其一为泰勒斯之定理,欧几里得《几何原本》尝言:圆上任意一点与直径所成之三角形,乃直角三角形也。

其二定理曰:锐角三角形之三高,交于一点。

若君已忘此二定理,可复观初中几何之书,此不赘证。

下吾据一数学家所撰,寄于英国《卫报》之文而述之。,述解此题之法。

若君犹欲自思,求其解,则暂勿下观。吾将言其解矣。

首事,于同半圆中,复择一异点。连此二点与直径之邻端,线延可成三角之形。

上图所示,圆周二点与直径所成,皆为直角之三角。可视为直径两端至绿边之二高。

次事,前步二高交于一处,连此交点与三角之外顶,线延与直径相会。

依三角三高会于一点之理,可知上图绿线乃直径之一垂线。此后唯寻其平行线,穿红点而过。

再事,前步绿线与圆周交于一处,连此交点与红点,线延与直径相会(上图首绿点)。

同时,延上一步之垂线,与彼圆周相交,得交点一(上图之第二绿点)。

第四步,连前所得二绿点,此线复与圆周相交,得交点一(上图之绿点)。

复连绿点与红点(上图之黄线),此即所求之答案:红点至直径之垂线。

盖因上图二绿边与第二步之垂线,成等腰三角形,原始直径乃等腰三角之顶点至底边之高。是故,红点与绿点相对称,其连线平行于底边,故垂直于高(直径)。

至此,全题得解。

米舒斯京总理于黑板绘解题之程毕,谓诸生曰:

"汝等当于大学习数学、物理、化学之学,然勿忘基础之要。基础与专长相合,则可解万般之题,非惟科学,亦及商贾。"

(畢)