
|
Twierdzenie3:
Regularny może
być opisany na okręgu.
Dowód:
Najpierw
opisujemy na okręgu kwadrat .Znowu
zaczynamy od konstrukcji prostopadłych średnic koła. Tworzymy punkty
przecięcia tych średnic z kołem. Następnie konstruujemy styczne do
kola w tych punktach. Tworzymy punkty przecięcia naszych stycznych i
łączymy je tworząc kwadrat opisany na kole. Możemy użyć opisanego na
kole kwadratu do opisania na kole ośmiokąta. By to zrobić
konstruujemy przekątne naszego kwadratu, znajdujemy punkty przecięcia
przekątnych z kołem i konstruujemy styczne do koła w tych punktach
.Następnie tworzymy punkty przecięcia stycznych z kwadratem i
łączymy je tworząc opisany na kole ośmiokąt.
Kontynuując
ten proce możemy opisać na kole przez
opisanie .
Zauważmy,
że dla dużych n pole wielokąta jest zbliżone ale wciąż mniejsze ni pole
koła. Im więcej ścian
ma wielokąt opisany na kole tym jego pole jest bliższe polu koła .
Do
udowodnienia że obszar okręgu o
promieniu r jest równy polu trójkąta prostokątnego
wysokości r i podstawie równej obwodowi Archimedes użył powyższych
dowodów.
|
Do
udowodnienia że obszar okręgu o
promieniu r jest równy polu trójkąta prostokątnego
wysokości r i podstawie równej obwodowi Archimedes użył powyższych
dowodów.
Niech
pole koła będzie równe A i pole trójkąta równe T.
Wiemy, że są trzy
możliwości: lub lub .
Archimedes użył dowodu nie wprost wykluczając przypadki, że i ,
więc jedyną możliwością jest, że .
W
pierwszym przypadku zatem zakładamy, że .
Wiemy teraz, że możemy wpisać w
nasze koło, dobierając n tak, że pole figury będzie zbliżone do pola
koła. Więc wpiszmy taką figurę i nazwijmy jej pole G, którego jest
pomiędzy wartością pola trójkąta a wartością pola koła, co jest
możliwe przy dobraniu odpowiedniego n, aby dojść do sprzeczności
pokazujemy, że pole G jest większe niż pole trójkąta. Otóż z drugiego
twierdzenia wiemy, że pole regularnego n-kąta jest równe
gdzie h prostopadła do ściany odległość od środka figury, Q obwód
figury. Teraz G jest wpisany w koło więc jego obwód Q
jest mniejszy niż obwód okręgu więc, Q jest mniejsze niż C, więc
jeśli
jest mniejszy niż . Ponadto,
ponieważ h jest prostopadłą odległością od centrum do boku
widać, że h jest mniejsza niż promień okręgu tak, ponieważ h jest
mniejsza niż r mamy, że ,
co w przeczy faktowi, iż G jest większy od T. Więc teraz, skoro mamy
sprzeczność z naszym założeniem, teza że A jest większa niż T nie
może być poprawna, więc musi mieć, że A jest mniejsza lub równa T.
W
drugim przypadku, stosując dowodu nie wprost, jeśli założymy A jest
mniej niż T i możemy znaleźć opisany regularny n-kąt, którego obszar
jest pomiędzy A i T co prowadzi do sprzeczności jak to robiliśmy w
poprzednim przypadku.
Więc jedyną możliwością jest to, że obszar
okręgu jest równy obszarowi trójkąta, co kończy dowód.
|