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圆弧的平分

给定圆上两端点 A,B,一条指定的弧可以用尺规平分。这是《几何原本》第三卷命题 30;若没有指定小弧还是大弧,两个平分点通常不同。

作弦的垂直平分线

先连成弦 AB,作它的垂直平分线。这条线经过圆心 O,与圆周交于 U,V。选位于指定弧上的交点:若指定小弧,取小弧上的点;若指定大弧,取另一个点。

为什么选中的点 U 真能平分?沿垂直平分线的镜像反射交换 A 和 B,却固定 U 和整圆。因此指定弧的一半 AU^ 被映成另一半 UB^,两弧相等。也可以用等弦 AU=UB 与弦、圆心角与弧的对应来证明。

若 AB 是直径,两个指定弧都是半圆,垂直于它的直径在上下半圆各给一个平分点;方法仍然成立。若 A=B,所谓端点间小弧退化,需要先说清要平分的是整圆还是零弧,不能照搬本命题。

参考资料