§ 4.19. Построения циркулем и линейкой 311
Введем понятие сложности построения циркулем и линейкой. Допу
-
стим, что на плоскости дано некоторое множество точек, прямых и окруж
-
ностей, которое обозначим M
0
.
Определение 118. Назовем построением циркулем и линейкой
при заданном M
0
любую последовательность множеств M
0
, M
1
, ..., M
L
,
начинающуюся с M
0
и такую, что каждое следующее множество M
i+1
получается из предыдущего множества M
i
добавлением либо некоторой
прямой, проходящей через какие
-
то две точки из множества M
i
, либо
окружности с центром в какой
-
то из точек множества M
i
и радиусом,
равным длине некоторого отрезка с концами в точках из M
i
, а также
всех точек пересечения добавленной линии со всеми линиями из множе
-
ства M
i
. Число L назовем сложностью этого построения. Сложностью
построения множества M точек, отрезков, окружностей и прямых при
заданном M
0
назовем минимальную сложность такого построения M
0
,
M
1
, .. ., M
L
, для которого множество M
L
содержит все прямые и окруж
-
ности из M, все точки из M и концы всех отрезков из M.
Аналогично определяется сложность построения одним циркулем.
Следующие несколько задач принадлежат итальянскому математику
Маскерони *.
Задачи Маскерони
1. Дана единичная окружность с диаметром и отрезок длины x, x < 1.
Постройте на этом диаметре отрезок длины x
2
одним циркулем со слож
-
ностью 2.
2. Решите предыдущую задачу со сложностью 3, если диаметр задан
только одним своим концом, а не начерчен целиком.
3. Дана единичная окружность и отрезок длины x > 1 c началом в ее
центре. Постройте отрезок длины x
−1
одним циркулем со сложностью 2.
Постройте отрезок длины x
−1
одним циркулем со сложностью 3, если
отрезок длины x задан только своими концами, а не начерчен целиком.
4. Даны отрезки с длинами a, b, c, где b, c < 2a. Постройте одним
циркулем со сложностью 3 отрезок длины x такой, что a : b = c : x.
5. Даны единичная окружность, отрезок длины c < 2 с началом в ее
центре и еще отрезок длины b < 1. Постройте одним циркулем со слож
-
ностью 2 отрезок длины bc.
6. Постройте одним циркулем со сложностью 3 одновременно отрезки
длины 2 и 3, лежащие на одной прямой с данным единичным отрезком.
* Л. Маскерони (Lorenzo Mascheroni, 1750
–
1800). Свою книгу
«
Геометрия циркуля
»
он
посвятил Наполеону.