Искатели необычайных автографов - Владимир Артурович Левшин

требуется вписать в квадрат ABCD равносторонний пятиугольник таким образом, чтобы одним из углов его был угол квадрата. — Он начертил квадрат. — Прежде всего проведем диагональ квадрата BD. Теперь на глазок впишем в квадрат равносторонний пятиугольник BEgFK так, чтобы диагональ BD была его осью симметрии. Сторону квадрата обозначим буквой а, сторону пятиугольника, естественно, через х — ведь именно она-то нам и неизвестна. Таким образом, АК = а — x; KF=x; AF = a — FD. Но FD есть гипотенуза равнобедренного прямоугольного треугольника FLD, катеты которого равны х/2. Теперь соблаговолите определить, чему равна гипотенуза FD.

Фило довольно бойко отрапортовал, что, согласно теореме Пифагора, квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов. А раз так, значит, гипотенуза

— Отлично, — сказал Мате. — Стало быть, AF = а — x√2/2. Теперь все стороны треугольника AKF выражены у нас через искомое число х: KF = x; АК = а — х; и, наконец, AF = а — x√2/2. Снова обратимся к теореме Пифагора и получим, что KF2 = AK2 + AF2, то есть х2 = (а — х)2 + (а — x√2/2)2

— Что-то вроде квадратного уравнения, — сообразил Фило.

— Вот-вот. Надо лишь привести его в приличный вид.

Мате раскрыл скобки и перенес все члены уравнения в левую часть равенства:

х2 — 2а(2 + √2)х + 4а2 = 0.

— Решив уравнение по обычной формуле, — продолжал он, — получим:

— Э, нет, — заартачился Фило, — перед большим корнем полагаются два знака: плюс и минус. А вы написали только минус…

— Замечание верное, но ведь мы с вами не отвлеченное квадратное уравнение решаем, а ищем вполне конкретную сторону пятиугольника. А она, если вдуматься, никак не может быть больше стороны квадрата. Так что на сей раз хватит с вас и одного минуса.

— Невелика выгода. Ответ у вас все равно некрасивый: корень на корне и корнем погоняет.

Мате засмеялся. Этот Фило определенно делает успехи! Одной правильности ему уже мало. Что ж, придется предложить ответ поизящнее. Такой, например: если принять, что корень из двух приближенно равен 1,41, то х — также приближенно — равен 0,65a.

— Совсем другое дело! — сказал Фило. — Но там, между прочим, были еще две геометрические задачи.

— Благодарю за напоминание. Только теперь ваша очередь решать.

Фило обомлел. От него требуют самостоятельности?

— Вот именно, — непреклонно подтвердил Мате. — Единственное, что я могу для вас сделать, — напомнить условия задач. Итак, слушайте. Задача вторая. В равносторонний треугольник надо вписать квадрат, одна сторона которого лежит на основании треугольника. Произвести это следует так, чтобы квадрат вместе с образовавшимся над ним малым треугольником составлял равносторонний пятиугольник.

Фило мрачно задумался. Через некоторое время, однако, лицо его прояснилось. Он взял у Мате блокнот, вычертил равносторонний треугольник АВС и вписал в него квадрат DEFg.

— Само собой, квадрат пока что приблизительный, так же как и равносторонний пятиугольник DEBFg.

— Ну, ну, — подбадривал Мате, — дальше…

— Дальше обозначим стороны большого треугольника через а, а стороны пятиугольника через х и рассмотрим прямоугольный треугольник AED. Гипотенуза его АЕ = а — х. Катет ED = x, а катет AD = a — x/2. Так ведь?

— Клянусь решетом Эратосфена, так!

— Тогда остается применить теорему Пифагора:

AE2 = ED2 + AD2.

А уж отсюда получим выражение

(а — х)2 = х2 + (a — x/2)2.

После этого Фило запнулся и посмотрел на Мате так жалобно, что сердце у того не выдержало, и вскоре перед ними красовалось следующее квадратное уравнение:

х2 + 6ах — За2 = 0.

Решив его, они определили, что

х = (-3 + √12)a,

и откинулись от стола, весьма удовлетворенные своей деятельностью.

— Ну, — ехидно полюбопытствовал Мате, — что же вы не спросите, почему перед корнем вместо двух знаков только один?

Фило гордо подбоченился: стоит ли спрашивать о том, что и так ясно? Ведь сторона квадрата не может быть отрицательной! Стало быть, минус ни при чем.

Далее он подсчитал, что √12 приближенно равен 3,46, а раз так, значит,

x ≈ (-3 + 3,46)а = 0,46а.

— Всё! Переходим к третьей задаче.

— Надо ли? — усомнился Мате. — Думаю, вы отлично справитесь с ней дома.

И он протянул товарищу листок, на котором было написано:

«В равнобедренный треугольник с основанием 12 и боковыми сторонами 10 вписать равносторонний пятиугольник, один из углов которого — угол при вершине, а одна из сторон лежит на основании треугольника».

— Скряга! — укорил его Фило.

— Ничего, учитесь мыслить без подпорок. Ну же, не капризничайте… Хотите, объясню вам принцип шестидесятеричной системы?

— А вы уверены, что я в состоянии это понять?

Мате скорчил гримасу, означающую: «На глупые вопросы не отвечаю», и приступил к объяснениям.

— Для сравнения возьмем какое-нибудь число, записанное в нашей, десятичной, системе, ну хоть 2324. В этом числе каждый последующий разряд, начиная справа, больше предыдущего в десять раз. Значит, число это можно записать так:

2 × 1000 + З × 100 + 2 × 10 + 4 × 1,

а это не что иное, как:

2 × 103+ З × 102 + 2 × 101 + 4 × 100.

В шестидесятеричной системе каждый последующий разряд больше предыдущего не в 10, а в 60 раз. Поэтому та же запись 2 3 2 4 расшифровывается уже по-другому:

2 × 603 + З × 602 + 2 × 601 + 4 × 600.

А это, — Мате пошептал, — это составляет 442 924. Добавлю, что цифры в шестидесятеричной системе пишутся на некотором расстоянии друг от друга. Вот, собственно, и всё. Ну как, постижимо?

— Пока — вполне, но в ответе на алгебраическую задачу у мессера Леонардо были еще какие-то значки…

— Не значки, а римские цифры. Так в шестидесятеричной системе записывают дробные числа. Опять-таки для сравнения