题文

“三等分角”是数学史上一个著名的问题，但仅用尺规不可能“三等分角”．下面是数学家帕普斯借助函数给出的一种“三等分锐角”的方法（如图）：将给定的锐角∠AOB置于直角坐标系中，边OB在x轴上、边OA与函数y= 1 x 的图象交于点P，以P为圆心、以2OP为半径作弧交图象于点R．分别过点P和R作x轴和y轴的平行线，两直线相交于点M，连接OM得到∠MOB，则∠MOB= 1 3 ∠AOB．要明白帕普斯的方法，请研究以下问题： （1）设P（a， 1 a ）、R（b， 1 b ），求直线OM对应的函数表达式（用含a，b的代数式表示）； （2）分别过点P和R作y轴和x轴的平行线，两直线相交于点Q．请说明Q点在直线OM上，并据此证明 ∠MOB= 1 3 ∠AOB； （3）应用上述方法得到的结论，你如何三等分一个钝角（用文字简要说明）．

题型：解答题  难度：中档

答案

（1）设直线OM的函数关系式为y=kx，P（a， 1 a ）、R（b， 1 b ）．（1分） 则M（b， 1 a ）， ∴k= 1 a ÷b= 1 ab ．（2分） ∴直线OM的函数关系式为y= 1 ab x．（3分） （2）∵Q的坐标（a， 1 b ），满足y= 1 ab x， ∴点Q在直线OM上． ∵四边形PQRM是矩形， ∴SP=SQ=SR=SM= 1 2 PR． ∴∠SQR=∠SRQ．（5分） ∵PR=2OP， ∴PS=OP= 1 2 PR． ∴∠POS=∠PSO．（6分） ∵∠PSQ是△SQR的一个外角， ∴∠PSQ=2∠SQR． ∴∠POS=2∠SQR．（7分） ∵QR∥OB， ∴∠MOB=∠SQR．（8分） ∴∠POS=2∠MOB．（9分） ∴∠MOB= 1 3 ∠AOB．（10分） （3）①先做出钝角的一半，按照上述方法先将此钝角的一半（锐角）三等分，进而做出再做一个角与已做得的角相等即可得到钝角的三等分角． ②先作钝角的邻补角的三等分角，然后再以得到的三等分角作等边三角形可得钝角的三等分角，在钝角内作做出这个角即可．

据专家权威分析，试题““三等分角”是数学史上一个著名的问题，但仅用尺规不可能“三等分角..”主要考查你对  求反比例函数的解析式及反比例函数的应用，尺规作图  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

求反比例函数的解析式及反比例函数的应用尺规作图

考点名称：求反比例函数的解析式及反比例函数的应用

• 反比例函数解析式的确定方法：
  由于在反比例函数关系式 ：y= 中，只有一个待定系数k，确定了k的值，也就确定了反比例函数。因此，只需给出一组x、y的对应值或图象上一点的坐标，代入中即可求出k的值，从而确定反比例函数的关系式。但在实际求反比例函数的解析式时，应该具体问题具体分析。

  反比例函数的应用：
  建立函数模型，解决实际问题。

• 用待定系数法求反比例函数关系式的一般步骤是：
  ①设所求的反比例函数为：y= (k≠0)；
  ②根据已知条件（自变量与函数的对应值）列出含k的方程；
  ③由代人法解待定系数k的值；
  ④把k值代人函数关系式y= 中。
  
  反比例函数应用一般步骤：
  ①审题；
  ②求出反比例函数的关系式；
  ③求出问题的答案，作答。

考点名称：尺规作图

• 尺规作图：
  是指限定用没有刻度的直尺和圆规来完成的画图。
  一把没有刻度的直尺看似不能做什么，画一个圆又不知道它的半径，画线段又没有精确的长度。
  其实尺规作图的用处很大，比如单用圆规找出一个圆的圆心，量度一个角的角度，等等。
  运用尺规作图可以画出与某个角相等的角，十分方便。

• 尺规作图的中基本作图：
  作一条线段等于已知线段；
  作一个角等于已知角；
  作线段的垂直平分线；
  作已知角的角平分线；
  过一点作已知直线的垂线。
  还有：
  已知一角、一边做等腰三角形
  已知两角、一边做三角形
  已知一角、两边做三角形
  依据公理：
  还可以根据已知条件作三角形，一般分为已知三边作三角形，已知两边及夹角作三角形，已知两角及夹边作三角形等，作图的依据是全等三角形的判定定理：SSS，SAS，ASA等。
  注意：
  保留全部的作图痕迹，包括基本作图的操作程序，只有保留作图痕迹，才能反映出作图的操作是否合理。

• 尺规作图方法：
  任何尺规作图的步骤均可分解为以下五种方法：
  ·通过两个已知点可作一直线。
  ·已知圆心和半径可作一个圆。
  ·若两已知直线相交，可求其交点。
  ·若已知直线和一已知圆相交，可求其交点。
  ·若两已知圆相交，可求其交点。

• 尺规作图简史：
  “规”就是圆规，是用来画圆的工具，在我国古代甲骨文中就有“规”这个字.“矩”就像现在木工使用的角尺，由长短两尺相交成直角而成，两者间用木杠连接以使其牢固，其中短尺叫勾，长尺叫股.
  矩的使用是我国古代的一个发明，山东历城武梁祠石室造像中就有“伏羲氏手执矩，女娲氏手执规”之图形.矩不仅可以画直线、直角，加上刻度可以测量，还可以代替圆规.甲骨文中也有矩字，这可追溯到大禹治水(公元前2000年)前.
  《史记》卷二记载大禹治水时“左准绳，右规矩”.赵爽注《周髀算经》中有“禹治洪水，……望山川之形，定高下之势，……乃勾股之所由生也.”意即禹治洪水，要先测量地势的高低，就必定要用勾股的道理.这也说明矩起源于很远的中国古代.
  春秋时代也有不少著作涉及规矩的论述，《墨子》卷七中说“轮匠(制造车子的工匠)执其规矩，以度天下之方圆.”《孟子》卷四中说“离娄(传说中目力非常强的人)之明，公输子(即鲁班，传说木匠的祖师)之巧，不以规矩，不能成方圆.”可见，在春秋战国时期，规矩已被广泛地用于作图、制作器具了.由于我国古代的矩上已有刻度，因此使用范围较广，具有较大的实用性.
  古代希腊人较重视规、矩在数学中训练思维和智力的作用，而忽视规矩的实用价值.因此，在作图中对规、矩的使用方法加以很多限制，提出了尺规作图问题.所谓尺规作图，就是只有限次地使用没有刻度的直尺和圆规进行作图.
  古希腊的安那萨哥拉斯首先提出作图要有尺寸限制.他因政治上的纠葛，被关进监狱，并被判处死刑.在监狱里，他思考改圆成方以及其他有关问题，用来打发令人苦恼的无所事事的生活.他不可能有规范的作图工具，只能用一根绳子画圆，用随便找来的破木棍作直尺，当然这些尺子上不可能有刻度.另外，对他来说，时间是不多了，因此他很自然地想到要有限次地使用尺规解决问题.后来以理论形式具体明确这个规定的是欧几里德的《几何原本》.由于《几何原本》的巨大影响，希腊人所崇尚的尺规作图也一直被遵守并流传下来.
  由于对尺规作图的限制，使得一些貌似简单的几何作图问题无法解决.最著名的是被称为几何三大问题的三个古希腊古典作图难题：立方倍积问题、三等分任意角问题和化圆为方问题.当时很多有名的希腊数学家，都曾着力于研究这三大问题，虽然借助于其他工具或曲线，这三大难题都可以解决，但由于尺规作图的限制，却一直未能如愿以偿.以后两千年来，无数数学家为之绞尽脑汁，都以失败而告终.直到1637年笛卡尔创立了解析几何，关于尺规作图的可能性问题才有了准则.到了1837年万芝尔首先证明立方倍积问题和三等分任意角问题都属于尺规作图不可能问题.1882年林德曼证明了π是无理数，化圆为方问题不可能用尺规作图解决，这才结束了历时两千年的数学难题公案.