Как найти градус угла правильного многоугольника

План урока:

Понятие правильного многоугольника

Описанная и вписанная окружности правильного многоугольника

Формулы для правильного многоугольника

Построение правильных многоугольников

Понятие правильного многоугольника

У выпуклого многоугольника могут быть одинаковы одновременно и все стороны, и все углы. В таком случае он именуется правильным многоугольником.

Нам уже известны некоторые правильные многоуг-ки. Например, правильным является равносторонний треугольник. У него все стороны одинаковы по его определению, а все углы составляют по 60°. Поэтому иногда его так и называют – правильный треугольник. Среди четырехугольников правильной фигурой является квадрат, у которого также по определению одинаковы стороны, а углы составляют уже по 90°.

Заметим, что бывают фигуры, у которых одинаковы все стороны, а углы различны. Примером такой фигуры является ромб. Возможна и обратная ситуация – все углы у фигуры одинаковы, но стороны отличаются своей длиной. Таковым является прямоугольник. Важно понимать, такие фигуры (в частности, ромб и прямоугольник) НЕ являются правильными.

Для любого заданного числа n, начиная от n = 3, можно построить правильный n-угольник. На рисунке ниже показано несколько примеров таких n-угольников:

Существует зависимость, которая позволяет определить величину угла правильного многоугольника. Мы уже знаем, что в любом выпуклом n-угольнике сумма углов равна величине 180°(n– 2). Обозначим угол правильного многоуг-ка буквой α. Так как у n-угольника ровно n углов, и все они одинаковы, мы можем записать равенство:

Легко проверить, что эта формула верна для равностороннего треуг-ка и квадрата и позволяет правильно определить углы в этих фигурах. Для треугольника n = 3, поэтому мы получаем 60°:

Задание. Какова величина углов в правильном пятиугольнике, шестиугольнике, восьмиугольнике, пятидесятиугольнике?

Решение. Надо просто подставить в формулу число сторон правильного многоугольник. Сначала считаем для пятиугольника:

Задание. Сколько сторон должно быть у правильного многоуг-ка, чтобы каждый угол в нем был равен 179°?

Решение. В формулу 

Задание. Может ли существовать правильный многоуг-к, угол которого равен 145°?

Решение. Предположим, что он существует. Тогда по аналогии с предыдущей задачей найдем количество его сторон:

Получили не целое, а дробное количество сторон. Естественно, что это невозможно, а потому такой многоуг-к существовать не может.

Ответ: не может.

Описанная и вписанная окружности правильного многоугольника

Докажем важную теорему о правильном многоуг-ке.

Для доказательства обозначим вершины произвольного правильного n-угольника буквами А₁, А₂, А₃…А_n. Далее проведем биссектрисы углов ∠А₁ и ∠А₂. Они пересекутся в некоторой точке О. Соединим О с другими вершинами многоуг-ка отрезками ОА₃, ОА₄ и т. д.

∠А₁ и ∠А₂ одинаковы по определению правильного многоуг-ка:

Из этого факта вытекает два равенства:

Получается, что ОА₃ – это также биссектриса ∠А₃. Тогда, повторив все предыдущие рассуждения, мы можем доказать равенство, аналогичное (1):

Это равенство означает, что точка О равноудалена от вершин многоуг-ка. Значит, можно построить окружность с центром в О, на которой будут лежать все вершины многоуг-ка:

Естественно, существует только одна такая описанная окружность, ведь через любые три точки, в частности, через А₁, А₂ и А₃, можно провести только одну окружность, ч. т. д.

Продолжим рассматривать выполненное нами построение с описанной окружностью. Ясно, что ∆ОА₁А₂, ∆ОА₂А₃, ∆ОА₃А₄, …, равны, ведь у них одинаковы по 3 стороны. Опустим из О высоты ОН₁, ОН₂, ОН₃… на стороны многоуг-ка.

Так как высоты проведены в равных треуг-ках, то и сами они равны:

Теперь проведем окружность, центр которой находится в О, а радиус – это отрезок ОН₁. Он должен будет пройти и через точки Н₂, Н₃, … Н_n. Причем отрезки ОН₁, ОН₂, ОН₃ окажутся радиусами. Так как они перпендикулярны сторонам многоуг-ка, то эти самые стороны будут касательными к окружности (по признаку касательной). Стало быть, эта окружность является вписанной:

Ясно, что такая окружность будет единственной вписанной. Если бы существовала вторая вписанная окружность, то ее центр был бы равноудален от сторон многоуг-ка, а потому лежал бы в точке пересечения биссектрис углов ∠А₁, ∠А₂, ∠А₃, то есть в точке О. Так как расстояние от О до А₁А₂ – это отрезок ОН₁, то именно такой радиус был бы у второй окружности. Получается, что вторая окружность полностью совпала бы с первой, так как их центр находился бы в одной точке, и радиусы были одинаковы.

Примечание. Точка, которая центром и вписанной, и описанной окружности, именуется центром правильного многоуг-ка.

Ещё раз вернемся к приведенному доказательству и заметим, что высоты ОН₁, ОН₂, ОН₃,… проведены в равнобедренных треуг-ках∆ОА₁А₂, ∆ОА₂А₃, ∆ОА₃А₄,… Следовательно, эти высоты являются ещё и медианами, то есть точки Н₁, Н₂, Н₃,… – это середины сторон многоуг-ка.

Задание. Могут ли две биссектрисы, проведенные в правильном многоуг-ке, быть параллельными друг другу?

Решение. Центр правильного многоуг-ка находится в точке пересечения всех его биссектрис. То есть любые две биссектрисы будут иметь хотя бы одну общую точку. Параллельные же прямые общих точек не имеют. Получается, что биссектрисы не могут быть параллельными.

Ответ: не могут.

Примечание. Аналогичное утверждение можно доказать и для серединных перпендикуляров, проведенных к сторонам правильного многоуг-ка.

Формулы для правильного многоугольника

Правильный многоуг-к, как и любая другая плоская фигура, имеет площадь (она обозначается буквой S) и периметр (обозначается как Р). Длина стороны многоуг-ка традиционно обозначается буквой a_n, где n– число сторон у многоуг-ка. Например a₄– это сторона квадрата, a₆– сторона шестиугольника. Наконец, мы выяснили, что для каждого правильного многоуг-ка можно построить описанную и вписанную окружность. Радиус описанной окружности обозначается большой буквой R, а вписанной – маленькой буквой r.

Оказывается, все эти величины взаимосвязаны друг с другом. Ранее мы уже получили формулу

для многоуг-ка, в который вписана окружность. Подходит она и для правильного многоуг-ка.

Для вывода остальных формул правильного многоугольника построим n-угольники соединим две его вершины с центром:

Теперь можно найти и ∠А₁ОН₁, рассмотрев ∆А₁ОН₁:

Теперь у нас есть формула, связывающая друг с другом Rи r. Наконец, прямо из определения периметра следует ещё одна формула:

С их помощью, зная только один из параметров правильного n-угольника, легко найти и все остальные параметры (если известно и число n).

Задание. Докажите, что сторона правильного шестиугольника равна радиусу описанной около него окружности.

Решение. Запишем следующую формулу:

Это равенство как раз и надо было доказать в этом задании.

Задание. Около окружности описан квадрат. В свою очередь и около квадрата описана окружность радиусом 4. Найдите длину стороны квадрата и радиус вписанной окружности.

Решение. Запишем формулу:

Задание. Вычислите площадь правильного многоугольника с шестью углами, длина стороны которого составляет единицу.

Решение.

Найдем периметр шестиугольника:

Задание. Около правильного треугольника описана окружность. В ту же окружность вписан и квадрат. Какова длина стороны этого квадрата, если периметр треугольника составляет 18 см?

Решение. Зная периметр треуг-ка, легко найдем и его сторону:

Далее вычисляется радиус описанной около треугольника окружности:

Задание. Необходимо изготовить болт с шестигранной головкой, причем размер под ключ (так называется расстояние между двумя параллельными гранями головки болта) должен составлять 17 мм. Из прутка какого диаметра может быть изготовлен такой болт, если диаметр прутков измеряется целым числом?

Решение. Здесь надо найти диаметр окружности, описанной около шестиугольника. Ранее мы уже доказывали, что у шестиугольника длина этого радиуса совпадает с длиной его стороны:

Осталось найти сторону шестиугольника. Для этого соединим две его вершины (обозначим их А и С) так, как это показано на рисунке:

Отрезок АС как раз и будет расстоянием между двумя параллельными гранями, что легко доказать. Каждый угол шестиугольника будет составлять 120°:

В частности ∠АВС = 120°. Так как АВ = ВС, то ∆АВС – равнобедренный, и углы при его основании одинаковы:

Аналогично можно показать, что и ∠ACD – прямой. Таким образом, АС перпендикулярен сторонам AF и CD, а значит является расстоянием между ними, и по условию равно 17 мм:

AC = 17 мм

∆АВС – равнобедренный. Опустим в нем высоту НВ, которая одновременно будет и медианой. Тогда АН окажется вдвое короче АС:

AH = AC/2 = 17/2 = 8,5 мм

Теперь сторону АВ можно найти из ∆АВН, являющегося прямоугольным:

Здесь мы округлили ответ до ближайшего большего целого числа, так как по условию можно использовать лишь пруток с целым диаметром.

Ответ: 20 мм.

Построение правильных многоугольников

При использовании транспортира или иного прибора, позволяющего откладывать заранее заданные углы, построение правильного многоуг-ка проблем не вызывает. Например, пусть надо построить пятиугольник со стороной, равной 5 см. Сначала по известной формуле вычисляем величину его угла:

Однако напомним, что в геометрии большой интерес вызывают задачи, связанные с построением с помощью всего двух инструментов – циркуля и линейки, то есть без использования транспортира. В таком случае построение многоугольников правильной формы становится значительно более сложной задачей. Если речь идет не о таких простых фигурах, как квадрат и равносторонний треугольник, то при построении обычно приходится использовать описанную окружность.

Сначала рассмотрим построение правильного шестиугольника по заранее заданной стороне. Ранее мы уже узнали, что его сторона имеет такую же длину, как и радиус описанной окружности:

a₆ = R

На основе этого факта предложен следующий метод построения шестиугольника. Сначала строится описанная окружность, причем в качестве ее радиуса берется заданная сторона а₆. Далее на окружности отмечается произвольная точка А, которая будет первой вершиной шестиугольника. Из нее проводится ещё одна окружность радиусом а₆. Точки, где она пересечет описанную окружность (В и F), будут двумя другими вершинами шестиугольника. Наконец, и из точек B и F проводим ещё две окружности, которые пересекутся с исходной окружностью в точках С и F. Наконец, из С (можно и из F)провести последнюю окружность и получить точку D. Осталось лишь соединить все точки на окружности (А, В, С, D, Еи F):

Данное построение довольно просто. Однако для пятиугольника построение несколько более сложное, а для семиугольника и девятиугольника вообще невозможно осуществить точное построение. Этот факт был доказан только в 1836 г. Пьером Ванцелем.

Если удалось возможно построить правильный n-угольник, вписанный в окружность, то несложно на его основе построить многоуг-к, у которого будет в два раза больше сторон (его можно назвать 2n-угольником) и который будет вписан в ту же окружность. Рассмотрим это построение на примере квадрата и восьмиугольника.

Изначально дан квадрат, вписанный в окружность. Надо построить восьмиугольник, вписанный в ту же окружность. Обозначим любые две вершины квадрата буквами А и В. Для начала нам надо разбить дугу ⋃АВ на две равные дуги. Для этого мы проводим из А и В окружности радиусом АВ. Они пересекутся в некоторых точках С и D. Соединяем их отрезком, который в свою очередь пересечется с исходной окружностью в точке Е.

Е – это середина дуги ⋃АВ. Точки А, В и Е как раз являются тремя первыми точками восьмиугольника. Для получения остальных точек необходимо из вершин квадрата строить окружности радиусом АЕ. Точки, где эти окружности пересекутся с исходной окружностью, и будут вершинами восьмиугольника. Также его вершинами являются вершины самого квадрата:

Аналогичным образом можно из шестиугольника получить 12-угольник, из восьмиугольника – 16-угольник, из 16-угольника – 32-угольник. То есть можно удвоить число сторон многоуг-ка.

Древние греки умели строить правильные многоуг-ки с 3, 4, 5, 6 и 15 сторонами, а также умели на их основе строить многоуг-ки с вдвое большим числом сторон. Лишь в 1796 г. Карл Гаусс смог построить 17-угольник. Также удалось найти способ построения 257-угольника и 65537-угольника, причем описание построения 65537-угольника занимает более 200 страниц.

В этом уроке мы узнали о правильных многоуг-ках и их свойствах. Особенно важно то, что для каждого такого многоуг-ка можно построить описанную и вписанную окружность, причем их центры совпадают. Это позволяет использовать правильные многоуг-ки для более глубокого исследования свойств окружности.

Правильный многоугольник
Правильный восьмиугольник
Тип	Многоугольник
Символ Шлефли
Вид симметрии	Диэдрическая группа
Площадь
Внутренний угол
Свойства
выпуклый, вписанный, равносторонний, равноугольный[en], изотоксальный
Медиафайлы на Викискладе

Пра́вильный многоуго́льник — выпуклый многоугольник, у которого равны все стороны и все углы между смежными сторонами.

Определение правильного многоугольника может зависеть от определения многоугольника: если он определён как плоская замкнутая ломаная, то появляется определение правильного звёздчатого многоугольника как невыпуклого многоугольника, у которого все стороны между собой равны и все углы между собой равны.

Связанные определения[править | править код]

• Центром правильного многоугольника называется его центр масс, совпадающий с центрами его вписанной и описанной окружностей.

Свойства[править | править код]

Координаты[править | править код]

Пусть и  — координаты центра, а  — радиус описанной вокруг правильного многоугольника окружности,  — угловая координата первой вершины относительно центра, тогда декартовы координаты вершин правильного n-угольника определяются формулами:

где принимает значения от до .

Размеры[править | править код]

Пусть  — радиус описанной вокруг правильного многоугольника окружности, тогда радиус вписанной окружности равен

,

а длина стороны многоугольника равна

Площадь[править | править код]

Площадь правильного многоугольника с числом сторон и длиной стороны составляет:

.

Площадь правильного многоугольника с числом сторон , вписанного в окружность радиуса , составляет:

.

Площадь правильного многоугольника с числом сторон , описанного вокруг окружности радиуса , составляет:

Площадь правильного многоугольника с числом сторон равна

,

где  — радиус вписанной окружности многоугольника,  — длина его стороны, а – его периметр.

Периметр[править | править код]

Если нужно вычислить длину стороны правильного n-угольника, вписанного в окружность, зная длину окружности можно вычислить длину одной стороны многоугольника:

 — длина стороны правильного n-угольника.

Периметр равен

где — число сторон многоугольника.

Свойства диагоналей правильных многоугольников[править | править код]

• Максимальное количество диагоналей правильного -угольника, пересекающихся в одной точке, не являющейся его вершиной или центром, равно:

Существуют лишь три исключения: данное число равно в треугольнике, в шестиугольнике и в двенадцатиугольнике.^[3].

При чётном в центре многоугольника пересекается диагонали.

Введём функцию , равную в случае, если делится на , и равную в противном случае. Тогда:

• Количество точек пересечения диагоналей правильного -угольника равно

Где – число сочетаний из по ^[3].

• Количество частей, на которые правильный -угольник делят его диагонали, равно

^[3].

Применение[править | править код]

Правильными многоугольниками по определению являются грани правильных многогранников.

Древнегреческие математики (Антифонт, Брисон Гераклейский, Архимед и др.) использовали правильные многоугольники для вычисления числа π. Они вычисляли площади вписанных в окружность и описанных вокруг неё многоугольников, постепенно увеличивая число их сторон и получая таким образом оценку площади круга.^[4]

История[править | править код]

Построение циркулем и линейкой правильного многоугольника с сторонами оставалось проблемой для математиков вплоть до XIX века. Такое построение идентично разделению окружности на равных частей, так как, соединив между собой точки, делящие окружность на части, можно получить искомый многоугольник.

Евклид в своих «Началах» занимался построением правильных многоугольников в книге IV, решая задачу для . Кроме этого, он уже определил первый критерий построимости многоугольников: хотя этот критерий и не был озвучен в «Началах», древнегреческие математики умели построить многоугольник с сторонами (при целом ), имея уже построенный многоугольник с числом сторон : пользуясь умением разбиения дуги на две части, из двух полуокружностей мы строим квадрат, потом правильный восьмиугольник, правильный шестнадцатиугольник и так далее. Кроме этого, в той же книге Евклид указывает и второй критерий построимости: если известно, как строить многоугольники с и сторонами, и и взаимно простые, то можно построить и многоугольник с сторонами. Это достигается построением многоугольника с сторонами и многоугольника с сторонами так, чтобы они были вписаны в одну окружность и чтобы одна вершина у них была общей – в таком случае некоторые две вершины этих многоугольников будут являться соседними вершинами -угольника. Синтезируя эти два способа, можно прийти к выводу, что древние математики умели строить правильные многоугольники с , и сторонами при любом целом неотрицательном .

Средневековая математика почти никак не продвинулась в этом вопросе. Лишь в 1796 году Карлу Фридриху Гауссу удалось доказать, что если число сторон правильного многоугольника равно простому числу Ферма, то его можно построить при помощи циркуля и линейки. На сегодняшний день известны следующие простые числа Ферма: . Вопрос о наличии или отсутствии других таких чисел остаётся открытым. Гаусс, в частности, первым смог доказать возможность построения правильного -угольника, а под конец жизни завещал выбить его на своём надгробии, однако скульптор отказался выполнять столь сложную работу.^[5]

Из результата Гаусса мгновенно следовало, что правильный многоугольник возможно построить, если число его сторон равно , где  — целое неотрицательное число, а  — попарно различные простые числа Ферма. Гаусс подозревал, что это условие является не только достаточным, но и необходимым, но впервые это было доказано Пьером-Лораном Ванцелем в 1836 году. Итоговая теорема, совмещающая оба результата, называется Теоремой Гаусса-Ванцеля.

Последними результатами в области построения правильных многоугольников являются явные построения 17-, 257- и 65537-угольника. Первое было найдено Йоханнесом Эрхингером в 1825 году, второе — Фридрихом Юлиусом Ришело в 1832 году, а последнее — Иоганном Густавом Гермесом в 1894 году.

См. также[править | править код]

• Правильный многогранник

Примечания[править | править код]

Как найти углы правильного многоугольника

Правильные многоугольники встречаются в жизни каждый день, например, квадрат, треугольник или шестиугольник, в форме которого сделаны все пчелиные соты. Чтобы построить правильный многоугольник самостоятельно, необходимо знать его углы.

Инструкция

Сначала по формуле S= 180⁰(n-2) рассчитайте сумму внутренних углов вашего многоугольника. Например, если вам нужно найти углы правильного многоугольника с 15 сторонами, подставьте n=15 в уравнение. У вас получится S=180⁰(15-2), S=180⁰х13, S=2340⁰.

Далее разделите полученную сумму внутренних углов на их количество. Например, в примере с многоугольником количество углов равно количеству сторон, то есть 15. Таким образом, вы получите, что угол равен 2340⁰/15=156⁰. Каждый внутренний угол многоугольника равен 156⁰.

Если вам удобнее рассчитать углы многоугольника в радианах, действуйте следующим образом. Вычтите из количества сторон число 2 и умножьте полученную разность на число П (Пи). Затем разделите произведение на количество углов в многоугольнике. Например, если вам нужно рассчитать углы правильного 15-угольника, действуйте так: П*(15-2)/15=13/15П, или 0,87П, или 2,72 (но, как правило, число П остается в неизменном виде). Либо просто разделите размер угла в градусах на 57,3 – именно столько градусов содержится в одном радиане.

Также можете попробовать рассчитать углы правильного многоугольника в градах. Для этого вычтите из количества сторон число 2, разделите полученное число на количество сторон и умножьте результат на 200. Эта единица измерения углов сегодня почти не используется, но если вы решили посчитать углы в градах, не забудьте, что град разбивается на метрические секунды и минуты (по 100 секунд в минуте).

Возможно, вам необходимо рассчитать внешний угол правильного многоугольника, в этом случае поступайте так. Вычтите из 180⁰ внутренний угол – в результате вы получите значение смежного, то есть внешнего угла. Он может принимать значение от -180⁰ до +180⁰.

Полезный совет

Если вам удалось узнать углы правильного многоугольника – вы сможете легко его построить. Начертите одну сторону определенной длины и от нее при помощи транспортира отложите нужный угол. Отмерьте точно такое же расстояние (все стороны правильного многоугольник равны) и снова отложите нужный угол. Продолжайте, пока стороны не сомкнутся.

Источники:

• угол в правильном многоугольнике

Войти на сайт

или

Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?

Правильный многоугольник — что значит

Многоугольник представляет собой часть площади, ограниченную замкнутой ломаной линией, которая не пересекает сама себя.

Многоугольники различают по количеству сторон и углов.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Существует несколько разновидностей правильных многоугольников. К наиболее известным относят равносторонний треугольник, который обладает тремя одинаковыми сторонами и углами, равными 60 градусов. В связи с этим данную геометрическую фигуру называют правильным треугольником.

Квадрат обладает четырьмя одинаковыми сторонами и углами по 90 градусов. Такую геометрическую фигуру называют правильным четырехугольником.

При каком-либо заданном числе n, начиная с n=3, можно построить правильный n-угольник. Примеры таких многоугольников изображены на рисунке:

Признаки и свойства правильного многоугольника

Многоугольник можно считать правильным в том случае, когда все его стороны и углы одинаковы. Таким образом, должно выполняться правило:

(a_{1} = a_{2} = a_{3} = … = a_{n-1} = a_{n})

(alpha _{1} = alpha _{2} = alpha _{3} = … = alpha _{n-1} = alpha _{n})

Существуют основные свойства, характерные для правильных многоугольников.

1. Все стороны правильного многоугольника равны, то есть: (a_{1} = a_{2} = a_{3} = … = a_{n-1} = a_{n})
2. Углы правильного многоугольника равны, то есть: (alpha _{1} = alpha _{2} = alpha _{3} = … = alpha _{n-1} = alpha _{n})
3. Центр вписанной в правильный многоугольник окружности (O _{B}) соответствует центру описанной вокруг этого многоугольника окружности (O _{O}), что в результате образует центр многоугольника О
4. Сумма всех углов n-угольника составляет: (180^{0}*(n-2))
5. Внешние углы n-угольника в сумме равны 360^{0} или (beta _{1} + beta _{2} + beta _{3} + … + beta _{n-1} + beta _{n} = 360^{0})
6. Число диагоналей (D _{n}), которыми обладает n-угольник, соответствует половине произведения количества вершин на количество диагоналей, выходящих из каждой вершины, то есть: (beta _{1}=frac{n*(n-3)}{2})
7. В правильный многоугольник можно вписать окружность и описать круг. При этом площадь кольца, сформированного данными окружностями, определяется лишь длиной стороны многоугольника, то есть: (S=frac{pi }{4}a^{2})
8. Все биссектрисы углов между сторонами равны и проходят через центр правильного многоугольника О.

Основные свойства, определение правильного n-угольника

Правильный n-угольник представляет собой особый вид многоугольника с равными между собой сторонами и углами.

Существует формула, с помощью которой можно определить его длину при известном радиусе вписанной в него окружности:

(alpha =2r*tan frac{180^{0}}{n})

(alpha =2r*tan frac{pi }{n})

При этом радиус вписанной окружности n-угольника определяют через длину стороны:

(r=frac{a }{2tan frac{180^{0}}{n}})

(r=frac{a }{2tan frac{pi }{n}})

Сторону правильного n-угольника можно определить на основании радиуса описанной вокруг него окружности:

(a=2R*sin frac{180^{0}}{n})

(a=2R*sin frac{pi }{n})

Таким образом, радиус описанной окружности n-угольника составляет:

(R=frac{a}{2sin frac{180^{0}}{n}})

(R=frac{a}{2sin frac{pi }{n}})

Площадь правильного n-угольника можно определить, зная длину стороны, по формуле:

(S=frac{na^{2}}{4}*ctgfrac{180^{0}}{n})

При известном радиусе вписанной окружности, площадь n-угольника равна:

(S=nr^{2}*tan frac{180^{0}}{n})

Если известен радиус описанной окружности, то площадь n-угольника определяется по формуле:

(S=frac{nR^{2}}{2}*sin frac{360^{0}}{n})

Периметр правильного n-угольника составляет:

(P=na)

Определить угол между сторонами правильного n-угольника можно с помощью формулы:

(alpha _{n}=frac{n-2}{n}*180^{0})

Известно, что треугольник можно задать с помощью длин трех его сторон. Однако в случае правильного треугольника необходимо знать только одну длину стороны, так как все правильные треугольники подобны. Таким образом, при отсутствии данных о масштабе или метрики, правильные треугольники эквивалентны друг другу.

Такими же свойствами обладает квадрат, то есть правильный четырехугольник.

В качестве примеров таких геометрических фигур можно рассмотреть правильные пяти, шести и сколь угодно большие n-угольники. Предельным случаем при бесконечно увеличивающемся n является окружность. Для всех таких многоугольников характерны следующие свойства:

• геометрические фигуры задают с помощью одного параметра, то есть длиной элемента;
• рассматриваемые многоугольники подобны всем многоугольникам своего класса.

В геометрии можно встретить разные виды правильных n-угольников. Все они обладают не только одним параметром, с помощью которого задаются, но и характеризуются осями и центром симметрии. Правильный треугольник возможно три раза повернуть вокруг центра. При этом разница между данными положениями отсутствует.

Квадрат можно повернуть таким же способом четыре раза. Предельным случаем является окружность, которую можно повернуть бесконечное число раз, но результат при этом не изменится, то есть данная геометрическая фигура обладает бесконечным количеством осей симметрии.

В природе невозможно найти идеальную окружность или любой другой правильный n-угольник. В реальности предметы рассматривают лишь в качестве их приближений. Однако многие практические задачи характеризуются достаточно точным приближением, что позволяет применять правильные многоугольники в их решении, как полезный инструмент. Свойства таких геометрических фигур изучают и фиксируют.

В дальнейшем при рассмотрении окружности в качестве предельного случая правильных n-угольников эти свойства переносят на нее для получения полезных утверждений не для ломаной, а для гладкой кривой.

Известно, что равносторонний треугольник представляет собой правильный треугольник. Необходимо выяснить, является ли любой равносторонний многоугольник также правильным многоугольником.

В качестве примера можно рассмотреть ромб, имеющий равные стороны. Таким образом, ромб является равносторонним четырехугольником, но не относится к правильным n-угольникам. К данной категории справедливо отнести только квадрат, так как он обладает не только равными сторонами, но и углами, что отличает его от ромба.

Напомним, что правильными многоугольниками являются те, которые имеют равные стороны и равные углы.

В случае треугольника достаточным условием является равенство сторон. Так как из этого следует равенство его углов. При рассмотрении других n-угольников это утверждение не верно.

Формула угла правильного многоугольника

Существует закономерность, согласно которой можно рассчитать угол правильного многоугольника. Известно, что для любого выпуклого n-угольника сумма углов составляет (180^{0}(n-2)). Предположим, что угол правильного многоугольника обозначен alpha. Исходя из того, что у такой геометрической фигуры n углов, и они равны, можно записать следующее равенство:

(n*alpha =180^{0}(n-2))

Из записанного выражения можно выразить (alpha), то есть записать формулу угла правильного многоугольника:

(alpha =frac{180^{0}(n-2)}{n})

В данном случае n обозначает число сторон многоугольника.

Справедливость записанной формулы можно проверить на примере равностороннего треугольника и квадрата. В случае треугольника n=3, а угол составляет (60^{0}). Его можно определить по формуле:

(alpha =frac{180^{0}(n-2)}{n}=frac{180^{0}(3-2)}{3}=frac{180^{0}*1}{3}=60^{0})

В случае квадрата, у которого n=4, угол равен (90^{0}), что легко рассчитать:

(alpha =frac{180^{0}(n-2)}{n}=frac{180^{0}(4-2)}{4}=frac{180^{0}*2}{4}=90^{0})

Используя данную закономерность можно определить углы других правильных многоугольников.

Угол правильного пятиугольника равен:

(alpha =frac{180^{0}(n-2)}{n}=frac{180^{0}(5-2)}{5}=frac{180^{0}*3}{5}=108^{0})

Угол правильного шестиугольника составляет:

(alpha =frac{180^{0}(n-2)}{n}=frac{180^{0}(6-2)}{6}=frac{180^{0}*4}{6}=120^{0})

Угол правильного восьмиугольника равен:

(alpha =frac{180^{0}(n-2)}{n}=frac{180^{0}(8-2)}{8}=frac{180^{0}*6}{8}=135^{0})

В случае правильного многоугольника с 50 углами, каждый угол составит:

(alpha =frac{180^{0}(n-2)}{n}=frac{180^{0}(50-2)}{50}=frac{180^{0}*48}{50}=172,8^{0})

Далее в качестве примера использования формулы угла правильного n-угольника можно рассмотреть задачу на определение числа сторон у правильного многоугольника, каждый угол которого составляет (179^{0}.)

(alpha =frac{180^{0}(n-2)}{n})

(179=frac{180(n-2)}{n})

(179n=180(n-2))

(179n=180n-360)

(179n-180n=-360)

(-n=-360)

(n=360)

Таким образом, рассматриваемый правильный многоугольник обладает 360 сторонами.

С помощью формулы угла правильного многоугольника можно определить, существует ли такой правильный многоугольник, угол которого составляет (145^{0}). В том случае, когда такая геометрическая фигура существует, формула примет вид:

(alpha =frac{180^{0}(n-2)}{n})

(145=frac{180(n-2)}{n})

(145n=180(n-2))

(145n=180n-360)

(145n-180n=-360)

(-35n=-360)

(n=frac{360}{35}=frac{72}{7}=10frac{2}{7})

Исходя из того, что число сторон является не целым, а дробным, можно сделать вывод о невозможности существования такого многоугольника.