开普勒三角

开普勒三角形是特殊的直角三角形，它的三边之比等于${\displaystyle 1:{\sqrt {\phi }}:\phi }$，其中${\displaystyle \phi }$是黄金比，${\displaystyle \phi ={\frac {{\sqrt {5}}+1}{2}}}$.德国数学家及天文学家开普勒最早提出三边满足此比例的三角形。这种三角形将黄金比的性质与勾股定理巧妙地结合在了一起.

开普勒三角形

与代数的关系

给定两个正实数a、b，若他们的算术平均数、几何平均数、调和平均数能够构成一个直角三角形，那么这个直角三角形一定是开普勒三角形。

作开普勒三角形

开普勒三角形可通过尺规作图法作出。方法是先作出黄金矩形。

 

通过黄金矩形，用尺规作图作开普勒三角

1. 用尺规作图法作一个正方形
2. 作出其中一边的中点
3. 连接这一中点与与之相对的正方形的顶点
4. 以这一中点为圆心，已作出的线段的长为半径作弧。并作出长方形的长边。
5. 补全作出的黄金矩形
6. 以黄金矩形的一个顶点为圆心，一条长边的长为半径作弧交另一长边于一点，连接该点与顶点，即作出了开普勒三角形。

數學巧合

 

正方形和圓的周長近似相等

若繪製一個三邊為${\displaystyle a,a{\sqrt {\varphi }},a\varphi ,}$ 的开普勒三角形，並且考慮

• 其外接圓
• 邊長等於${\displaystyle a{\sqrt {\varphi }}}$ （三角形中數值介於中間的邊長）的正方形

則正方形的周長（${\displaystyle 4a{\sqrt {\varphi }}}$ ）和圓的周長（${\displaystyle a\pi \varphi }$ ）相當接近，誤差小於0.1%。

這是因為${\displaystyle \pi \approx 4/{\sqrt {\varphi }}}$ 的數學巧合，上述的圓和正方形其周長不可能相同，若是相同，就可以求解化圓為方的不可能問題了。換句話說${\displaystyle \pi \neq 4/{\sqrt {\varphi }}}$ ，因為${\displaystyle \pi }$ 是超越數。

一些資料指出，埃及金字塔設計時有用到开普勒三角^[1][2]。不過古埃及人可能不知道有關${\displaystyle \pi }$ 和黃金比例${\displaystyle \varphi }$ 之間的數學巧合^[3]。

參考資料

1. . [2016-12-28]. （原始内容存档于2011-09-02）. 
2. , Mark Herkommer, June 24, 2008 (Web archive)
3. Markowsky, George. Misconceptions about the Golden Ratio (PDF). College Mathematics Journal (Mathematical Association of America). January 1992, 23 (1): 2–19. JSTOR 2686193. doi:10.2307/2686193. （原始内容 (PDF)于2020-12-11）. It does not appear that the Egyptians even knew of the existence of φ much less incorporated it in their buildings 

参见

• 黄金菱形（英语：Golden rhombus）
• 黄金三角形