三大不可能的作图问题

数学的美不在于它的答案,而在于它的方法.存在着这样的问题,它的解答就是最终被判定为不可解.

不知什么缘故,“不可解”似乎像是一个令人失望的答案,然而用以抵达这一结论的思维过程却是极具魅力的,而且在这一进程中还能激发出新的思路.古代著名的三大作图问题便是一个例子.三大作图问题是:

三等分角问题——把一个给定的角分为三个相等的角.

倍立方问题——作一个立方体使其具有给定立方体两倍的体积. 化圆为方问题——作一个正方形使其具有给定圆的面积.

这些问题在两千多年的时间里,一直激励着数学的思维和发现,直至 19 世纪,这三个作图问题才被最终证实为不可能只用圆规和直尺作出.

上述结论可以这样推知:一根直尺可用于作直线,其方程为线性的(一次方程),例如 y=3x-4 等等.

另一方面,一只圆规能作出圆和弧,其方程为一次的,例如 x2+y2=25 等等.而这些方程的联立不会产生高于二次的方程.然而从代数上看,解上述三个作图问题所获得的方程并非是一次或二次的,而是三次或者是带有超越数的,而这样方程的解或数只用圆规和直尺是无法得到的.