本文发表于《中学生数学》(高中版)2008年第8期(上半月)
正七边形的一个特殊性质
215006 苏州市第一中学 刘祖希
正七边形是一个十分特殊的多边形,它的一个显著特征是蕴含内角为(或比值为)的三角形,这一点深受数学竞赛的青睐.
例1 的边长为,对应角的大小之比为,求证:.
这是一个经典的问题,下面这道题完整地回答了它.
例2 (1987年全苏数学奥林匹克)设是圆内接正七边形,求证:
.
证明:如图,各顶点之间的距离只有三种可能值,由小到大依次记为,
在四边形中,由托勒密定理,
,
即,,
等价于.
例3 (2003年江苏夏令营试题)将平面上的点都以红、蓝两色之一着色,证明:存在有两个内角分别是且它们的夹边长为2003的三角形,其三个顶点同色.
证明:如图,考察一个边长为2003的圆内接正七边形.
由抽屉原理,必有四个顶点同色,且此四点必有两点相邻,
不妨设同蓝色,
①有一蓝色,则或满足要求;
②均为红色,且有一红色,
则或满足要求;
③均为红色,且均为蓝色,
则和满足要求.
命题得证.
例4 (1999年世界城市际赛题)已知为内心,连.若中有一个三角形与相似(我们称它们为母子三角形),求各角的大小.
解:不妨设与相似,则,
否则,若,即,,矛盾.
不失一般性,设,
则,
解得,
因此,各角分别为.
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