科普君XueShu雪树 22-02-28 00:12
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正方形有2条对角线,它们相交于中心点,但不会在除中心点以外的点相交。

正五边形有5条对角线,它们不会相交于中心点,但会在除中心点以外的点相交。
这样的交点有5个,每个交点都是由通过不同顶点的2条对角线相交而成。
也就是说,穿过除中心点外的任意一个交点的对角线的最大数目是2。(图一http://t.cn/A66ZL9ng)

正六边形有9条对角线,它们能相交于中心点,也会在除中心点外的点相交。
除中心点外,对角线的交点共有12个。
每个交点也是由通过不同顶点的2条对角线相交而成。
穿过除中心点外的任意一个交点的对角线的最大数目也是2。(图二http://t.cn/A66ZLRU6)

正七边形有14条对角线,它们不能相交于中心点,但会在除中心点以外的点相交。
这样的交点有35个。
每个交点也是由通过不同顶点的2条对角线相交而成。
穿过除中心点外的任意一个交点的对角线的最大数目还是2。(图三http://t.cn/A66ZLeN9)

正八边形有20条对角线,它们能相交于中心点,也会在除中心点外的点相交。
除中心点外,对角线的交点有48个。
与前面不同的是,除中心点外,有一部分交点上穿过了2条对角线,另一部分则穿过了3条对角线,但不会大于3条。
也就是说,穿过除中心点外的任意一个交点的对角线的最大数目是3。(图四http://t.cn/A66ZL30Y)

…… ……
问题来了,正n边形有n(n-3)/2条对角线,穿过除中心点外的任意一个交点的对角线的数目是多少呢?我们不妨假设它为x。

根据前面的经验,x可能是2,可能是3,也可能是4?5?6?7?或者更大?
好像有无限种可能。
总之,你肯定会觉得它会随着n的无限增大而增大吧?
但实际情况可能完全超出你的想象。这个数字并不大,甚至相对于n的无限大和无限可能,x小得有些可怜,而且它只能在一个相当狭小的范围内活动。

真正的答案是:不管n是多少,x的最大值是 7,不会更大了。
什么时候x等于7呢?当n等于30,或n是30的倍数的时候。比如正30边形、正60边形、正90边形。

也就是说,正n边形中,汇聚于同一个点(中心点除外)的对角线的数目总是小于或等于7。

听起来似乎有点不可思议,但事实就是如此。

下面的这几张图给我们生动地展示了这个定理。