十七边形

十七边形是指幾何學中有17條邊及17隻角的多邊形。其內角和為2700°，有119條對角線。

正十七邊形
一個正十七邊形
類型	正多邊形
對偶	正十七邊形（本身）
邊	17
頂點	17
對角線	119
施萊夫利符號	{17}
考克斯特符號（英语：Coxeter–Dynkin diagram）
對稱群	二面體群 (D17), order 2×17
面積	${\displaystyle {\frac {17}{4}}a^{2}\cot {\frac {\pi }{17}}}$ ${\displaystyle \approx 22.735491898417a^{2}}$
內角（度）	${\displaystyle {\frac {2700}{17}}^{\circ }=\,}$${\displaystyle 158{\frac {14}{17}}}$ o 158.82352941176°
內角和	2700°
特性	凸、圓內接多邊形、等邊多邊形、等角多邊形、等邊圖形
查 论 编

正十七邊形是有17邊的正多邊形。正十七邊形的每个內角為158.8235294117647058度。

作圖方法

作圖

1796年高斯证明了可以用尺規作圖作出正十七邊形，同時發現了可作圖多邊形的條件。正十七邊形其中一个作圖方法如下：

英文裏，詹·何頓·康威認為heptadecagon是錯誤的拼法，應為heptakaidecagon。

可作圖性亦同時顯示2π/17的三角函數可以只用基本算術和平方根來表示。高斯的書Disquisitiones包含了這條等式：

${\displaystyle \operatorname {cos} {2\pi \over 17}={\frac {-1+{\sqrt {17}}+{\sqrt {34-2{\sqrt {17}}}}+2{\sqrt {17+3{\sqrt {17}}-{\sqrt {34-2{\sqrt {17}}}}-2{\sqrt {34+2{\sqrt {17}}}}}}}{16}}.}$

證明

設正十七邊形中心角為${\displaystyle \alpha }$,则${\displaystyle 17\alpha =360^{\circ }}$度,

即${\displaystyle 16\alpha =360^{\circ }-\alpha }$

故${\displaystyle \sin 16\alpha =-\sin \alpha }$，而

${\displaystyle {\begin{aligned}\sin 16\alpha &=2\sin 8\alpha \cos 8\alpha \\&=2^{2}\sin 4\alpha \cos 4\alpha \cos 8\alpha \\&=2^{4}\sin \alpha \cos \alpha \cos 2\alpha \cos 4\alpha \cos 8\alpha \\\end{aligned}}}$

因為${\displaystyle \sin \alpha \neq 0}$，则

${\displaystyle 16\cos \alpha \cos 2\alpha \cos 4\alpha \cos 8\alpha =-1}$

又由 ${\displaystyle 2\cos \alpha \cos \beta =\cos(\alpha +\beta )+\cos(\alpha -\beta )}$等，有

${\displaystyle 2(\cos \alpha +\cos 2\alpha +\cdots +\cos 8\alpha )=-1}$

而${\displaystyle \cos 15\alpha =\cos 2\alpha }$，${\displaystyle \cos 12\alpha =\cos 5\alpha }$，令

${\displaystyle x=\cos \alpha +\cos 2\alpha +\cos 4\alpha +\cos 8\alpha }$

${\displaystyle y=\cos 3\alpha +\cos 5\alpha +\cos 6\alpha +\cos 7\alpha }$

有：

${\displaystyle x+y=-{\frac {1}{2}}}$

又

${\displaystyle {\begin{aligned}xy&=(\cos \alpha +\cos 2\alpha +\cos 4\alpha +\cos 8\alpha )(\cos 3\alpha +\cos 5\alpha +\cos 6\alpha +\cos 7\alpha )\\&={\frac {1}{2}}(\cos 2\alpha +\cos 4\alpha +\cos 4\alpha +\cos 6\alpha +\cdots +\cos \alpha +\cos 15\alpha )\\&=-1\\\end{aligned}}}$

所以，得

${\displaystyle x={\frac {-1+{\sqrt {17}}}{4}}}$

${\displaystyle y={\frac {-1-{\sqrt {17}}}{4}}}$

另设:

${\displaystyle x_{1}=\cos \alpha +\cos 4\alpha }$，${\displaystyle x_{2}=\cos 2\alpha +\cos 8\alpha }$，

${\displaystyle y_{1}=\cos 3\alpha +\cos 5\alpha }$，${\displaystyle y_{2}=\cos 6\alpha +\cos 7\alpha }$

故有

${\displaystyle x_{1}+x_{2}={\frac {-1+{\sqrt {17}}}{4}}}$

${\displaystyle y_{1}+y_{2}={\frac {-1-{\sqrt {17}}}{4}}}$

最後，由

${\displaystyle \cos \alpha +\cos 4\alpha =x_{1}}$

${\displaystyle \cos \alpha \cos 4\alpha ={\frac {y_{1}}{2}}}$

可得

${\displaystyle \cos \alpha ={\frac {-1+{\sqrt {17}}+{\sqrt {34-2{\sqrt {17}}}}+2{\sqrt {17+3{\sqrt {17}}-{\sqrt {34-2{\sqrt {17}}}}-2{\sqrt {34+2{\sqrt {17}}}}}}}{16}}}$

其为整数加減乘除平方根的組合，故正十七邊形可用尺規作出。

外部链接

以下的幾個網頁均有介紹如何正十七邊形的尺規作圖：

• http://www.mathland.idv.tw/cai/r17.html（页面存档备份，存于互联网档案馆）
• https://web.archive.org/web/20050204005828/http://www.showmath.co.kr/const/polygon/rpoly17.html （韓文）
• https://web.archive.org/web/19991111063410/http://www.geocities.com/RainForest/Vines/2977/gauss/formulae/heptadecagon.html （英文）
• http://mathworld.wolfram.com/Heptadecagon.html（页面存档备份，存于互联网档案馆） （英文）