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2026年高联B卷几何命题思路分析:如何尺规作图作出更接近√π的长度

从 355/113 出发

若以尺规作图为出发点,首先要选定一个可作的目标长度。

尺规可构造数一定是代数数,而 是超越数,因此 不能被尺规精确作出。一个自然的办法,是先取优良的有理逼近 ,再作出 。

是 的连分数收敛分数;紧随其后的部分商 很大,所以它的逼近精度格外高。事实上,

于是,把 作为尺规目标十分合适。

令

这个恒等式给出了构图的次序:先作 ,再作 ;分别完成一次平方减法和平方加法;最后乘 ,并取两段长度之比。

一、作出母长度

由

可先取 为共同基准。

作半径为 的圆,取直径 ,圆心为 ;在 上取 ,使 。过 作 的垂线交圆于 ,则 。

再以 为圆心、为半径作圆,与原圆交于 。因为 是直径,

故 。

重绘插图
图1:作出母长度

二、作出与

有了 ,接下来只需作两个有理倍数。

由于 是 的中点,过 作 的平行线交 于 ,由相似三角形得

所以 。

又因为 ,有 。过 作 的平行线交 于 ,则

点 在这里恰好兼顾了根式构造和分点比例。

重绘插图
图2:由平行线得到与

三、分别构造两个根式

现在需要作出

在原圆上取 ,使 。由于 是直径,,故

再在 点作圆的切线,并在切线上截取 。由 ,有

重绘插图
图3:同一基准上的一减一加

四、完成最后的比例合成

此时

还需补上因子 。

取 的中点 ,则 。在 上截取 ,连接 ,过 作 的平行线交 于 。

由 ,

至此,完整构型得到,这就是今年高中数学联赛B卷的几何题。

重绘插图
图4:完整构型

原题

如图,设 是半径为 的圆 的直径,点 是线段 的中点,线段 上的点 满足 。圆周上的点 满足 ,且 。

弦 上的点 满足 。圆周上的点 满足 。直线 是圆的切线且 。弦 上的点 满足 ,线段 上的点 满足 。

证明

思路分析

若从题面正向求解,最直接的入口在最后一组平行线。

由 可得 ,于是

而 ,所以问题归结为求 与 。

这两段长度分别来自两个直角三角形。在以 为直径的圆上,故

是 点切线,故

题设又把 分别转成 ,因此只需回到弦 上求出这两段分点长度。

最后利用 ,可由 的相似关系得到

而 由最前面的单位圆数据确定:给出 ,再由 和 得 。

因此整条长度链为

重绘插图
图5:正向解题时的长度传递

完整过程

圆半径为 ,故 。由 得 。

在直角三角形 中,

又 ,故 。由于 是直径,,从而

由 得 。又因 且 ,有 ,故 。于是

点 在以 为直径的圆上,所以

而 是圆在 点的切线,故 ,于是

又因 是 的中点,

由 ,,故

证毕。

总结

从命题角度看,先决定两个勾股关系和共有的 ,的比例继而确定 的位置,中点 再补上最后的 。

整张图正是把这串代数关系逐项翻译成圆、平行线、切线和相似三角形。

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