manthanein 发表于 2016-7-25 18:37:20

三边三角(角度制)均为整数的三角形

本帖最后由 manthanein 于 2016-7-25 18:43 编辑

存在这样的三角形吗?等边三角形是个平凡解,除外。
进一步,存在一个四条边、四个角、两条对角线都是整数的平行四边形吗?(非平凡解)

mathe 发表于 2016-7-25 19:06:55

三边长都是有理数,那么根据余弦定理三角余弦值都是有理数。
利用切皮雪夫多项式可以证明有理角度的余弦值是有理数的只有60度和90度的整数倍

manthanein 发表于 2016-7-25 19:48:27

也就是说角度只能是60°、90°、120°这几个了。

manthanein 发表于 2016-7-25 19:50:48

那么只能是等边三角形了。
对于平行四边形的情况,除去矩形情形,也就是60°和120°的情况了。

manthanein 发表于 2016-7-25 19:58:22

根据这个帖子(http://bbs.emath.ac.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=2300&extra=page%3D1%26filter%3Ddigest%26digest%3D1),60°和120°的组合也是不可能的。
既然这两个问题轻松解决了,那么我想考虑更复杂的情形:平面凸多边形的边、内角、对角线都是整数,那么这个多边形是什么样的。

manthanein 发表于 2016-7-25 20:01:49

角度只能是60°、90°、120°这几个了。
60°的外角是120°,最多只能有3个。
90°的外角是90°,最多只能有4个。
120°的外角是60°,最多只能有6个。
假设有x个60°,y个90°,z个120°。那么:
120x+90y+60z=360
4x+3y+2z=12

manthanein 发表于 2016-7-25 20:05:12

y必然为偶数,所以令y=2t
4x+6t+2z=12
2x+3t+z=6
3t+2x+z=6

t,x,z
2,0,0
1,1,1
1,0,3
0,3,0
0,2,2
0,1,4
0,0,6

manthanein 发表于 2016-7-25 20:06:06

x,y,z
0,4,0
1.2.1
0,2,3
3,0,0
2,0,2
1,0,4
0,0,6

manthanein 发表于 2016-7-25 20:09:53

所以:
(1)4个90°。也就是矩形。
(2)1个60°,2个90°,1个120°。一个四边形。
(3)2个90°,3个120°。一个五边形。
(4)3个60°。也就是等边三角形。
(5)2个60°,2个120°。一个四边形。
(6)1个60°,4个120°。一个五边形。
(7)6个120°。一个六边形。
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