数学代写|伽罗瓦理论代写Galois Theory代考|MATH121

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数学代写|伽罗瓦理论代写Galois Theory代考|Approximate Constructions

For the technical drawing expert we emphasise that we are discussing exact constructions. There are many approximate constructions for trisecting the angle, for instance, but no exact methods. Dudley (1987) is a fascinating collection of approximate methods that were thought by their inventors to be exact. Figure 10 is a typical example. To trisect angle BOA, draw line BE parallel to OA. Mark off AC and CD equal to OA, draw arc DE with centre $\mathrm{C}$ and radius CD. Drop a perpendicular EF to OD and draw arc FT centre $\mathrm{O}$ radius $\mathrm{OF}$ to meet BE at T. Then angle TOA approximately trisects angle BOA. See Exercise 7.10.

The Greeks were well aware that by going outside the Platonic constraints, all three classical problems can be solved. Archimedes and others knew that angles can be trisected using a marked ruler, as in Figure 11. The ruler has marked on it two points distance $r$ apart. Given $\angle \mathrm{AOB}=\theta$ draw a circle centre $\mathrm{O}$ with radius $r$, cutting $\mathrm{OA}$ at $\mathrm{X}, \mathrm{OB}$ at Y. Place the ruler with its edge through $\mathrm{X}$ and one mark on the line $\mathrm{OY}$ at $\mathrm{D}$; slide it until the other marked point lies on the circle at $\mathrm{E}$. Then $\angle \mathrm{EDO}=\theta / 3$. For a proof, see Exercise 7.4. Exercise $7.14$ shows how to duplicate the cube using a marked ruler.

Setting your compass up against the ruler so that the pivot point and the pencil effectively constitute such marks also provides a trisection, but again this goes beyond the precise concept of a ‘ruler-and-compass construction’. Many other uses of ‘exotic’ instruments are catalogued in Dudley (1987), which examines the history of trisection attempts. Euclid may have limited himself to an unmarked ruler (plus compass) because it made his axiomatic treatment more convincing. It is not entirely clear what conditions should apply to a marked ruler-the distance between the marks causes difficulties. Presumably it ought to be constructible, for example.

The Greeks solved all three problems using conic sections, or more recondite curves such as the conchoid of Nichomedes or the quadratrix (Klein 1962, Coolidge 1963). Archimedes tackled the problem of squaring the circle in a characteristically ingenious manner, and proved a result which would now be written
$$
3 \frac{10}{71}<\pi<3 \frac{1}{7}
$$
This was a remarkable achievement with the limited techniques available, and refinements of his method can approximate $\pi$ to any required degree of precision.

数学代写|伽罗瓦理论代写Galois Theory代考|Constructions in C

We begin by formalising the notion of a ruler-and-compass construction. Assume that initially we are given two distinct points in the plane. Equivalently, by Euclid’s Axiom 1, we can begin with the line segment that joins them. These points let us choose an origin and set a scale. So we can identify the Euclidean plane $\mathbb{R}^2$ with $\mathbb{C}$, and assume that these two points are 0 and 1.

Euclid dealt with finite line segments (his condition (1) above) but could make them as long as he pleased by extending the line (condition (2)). We find it more convenient to work with infinitely long lines (modelling an infinitely long ruler), which in effect combines Euclid’s conditions into just one: the possibility of drawing the (infinitely long) line that passes through two given distinct points. From now on, ‘line’ is always used in this sense.
If $z_1, z_2 \in \mathbb{C}$ and $0 \leq r \in \mathbb{R}$, define
$$
\begin{aligned}
L\left(z_1, z_2\right) &=\text { the line joining } z_1 \text { to } z_2 \quad\left(z_1 \neq z_2\right) \
C\left(z_1, r\right) &=\text { the circle centre } z_1 \text { with radius } r>0
\end{aligned}
$$
We now define constructible points, lines, and circles recursively:
Definition 7.2. For each $n \in \mathbb{N}$ define sets $\mathcal{P}n, \mathcal{L}_n$, and $\mathcal{C}_n$ of $n$-constructible points, lines, and circles, by: $$ \begin{aligned} \mathcal{P}_0=&{0,1} \ \mathcal{L}_0=& \emptyset \ \mathcal{C}_0=& \emptyset \ \mathcal{L}{n+1}=&\left{L\left(z_1, z_2\right): z_1, z_2 \in \mathcal{P}n\right} \ \mathcal{C}{n+1}=&\left{C\left(z_1,\left|z_2-z_3\right|\right): z_1, z_2, z_3 \in \mathcal{P}n\right} \ \mathcal{P}{n+1}=&\left{z \in \mathbb{C}: z \text { lies on two distinct lines in } \mathcal{L}{n+1}\right} \cup \ &\left{z \in \mathbb{C}: z \text { lies on a line in } \mathcal{L}{n+1} \text { and a circle in } \mathcal{C}{n+1}\right} \cup \ &\left{z \in \mathbb{C}: z \text { lies on two distinct circles in } \mathcal{C}{n+1}\right}
\end{aligned}
$$

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伽罗瓦理论代考

数学代写|伽罗瓦理论代写Galois Theory代考|Approximate Constructions

对于技术绘图专家,我们强调我们正在讨论精确的结构。例如,三等分角的近似构造有很多,但没有确 切的方法。Dudley (1987) 是一组引人入胜的近似方法的集合,这些方法的发明者认为它们是精确的。图 10 是一个典型的例子。要三等分角 $B O A$ ,请绘制平行于 $O A$ 的线 $B E$ 。划出等于 $O A$ 的 $A C$ 和 $C D$ ,以圆心 画圆弧 $D E C$ 和半径 $C D$ 。将垂直的 $E F$ 放到 $O D$ 上并绘制圆弧 $F T$ 中心 $O$ 半径 $O F$ 在 $T$ 处与 $B E$ 相遇。然后 角 TOA 大约三等分角 BOA。见练习 7.10。
苃腊人很清楚,通过超越柏拉图的限制,所有三个经典问题都可以得到解决。阿基米德等人知道可以用 标尺将角等分为三等分,如图 11 所示。标尺上标有两点距离 $r$ 分开。鉴于 $\angle \mathrm{AOB}=\theta$ 画一个圆心 $\mathrm{O}$ 带半 径 $r$ ,切割 $\mathrm{OA}$ 在 $\mathrm{X}, \mathrm{OB}$ 在 $Y$ 处。将标尺的边缘穿过 $\mathrm{X}$ 在线上的一个标记OY在 $\mathrm{D}$; 滑动它直到另一个标 记点位于圆圊上E. 然后 $\angle \mathrm{EDO}=\theta / 3$. 证明参见练习 7.4。锻炼 $7.14$ 显示如何使用标记的标尺复制立方 体。
将你的圆规放在尺子上,这样轴心点和铅笔就有效地构成了这样的标记,也提供了一个三等分,但这又 超出了”尺子和圆规结构”的精确概念。Dudley (1987) 对”异国情调“乐器的许多其他用途进行了分类,其 中考察了三等分尝试的历史。欧几里得可能将自己限制在一把没有标记的尺子(加上圆规),因为这使 他的公理化处理更有说服力。不完全清楚什么条件应该适用于带标记的尺子—一标记之间的距离会造成 困难。例如,大概它应该是可构造的。
布腊人使用圆锥曲线或更深奥的曲线解决了所有这三个问题,例如 Nichomedes 的贝壳线或四边形 (Klein 1962,Coolidge 1963)。阿基米德以一种独特的巧妙方式解决了圆的平方问题,并证明了一个现在 可以写成的结果
$$
3 \frac{10}{71}<\pi<3 \frac{1}{7}
$$
在现有技术有限的情况下,这是一项了不起的成就,他的方法的改进可以近似 $\pi$ 达到任何要求的精度。

数学代写|伽罗瓦理论代写Galois Theory代考|Constructions in C

我们首先将尺规结构的概念形式化。假设最初我们在平面上有两个不同的点。等价地,根据欧几里得公 理 1,我们可以从连接它们的线段开始。这些点让我们选择原点并设置比例。所以我们可以识别欧几里 德平面 $\mathbb{R}^2$ 和C,并假设这两个点是 0 和 1 。
欧几里德处理的是有限线段 (他在上面的条件 (1)),但可以通过延长线段 (条件 (2)) 使它们随心所欲 地变长。我们发现使用无限长的线 (模拟无限长的尺子) 更方便,这实际上将欧几里德的条件组合成一 个: 绘制通过两个给定不同点的 (无限长) 线的可能性。从现在开始,”线”总是在这个意义上使用。 如果 $z_1, z_2 \in \mathbb{C}$ 和 $0 \leq r \in \mathbb{R}$ , 定义
$L\left(z_1, z_2\right)=$ the line joining $z_1$ to $z_2 \quad\left(z_1 \neq z_2\right) C\left(z_1, r\right) \quad=$ the circle centre $z_1$ with radius $r>0$
我们现在递归地定义可构造的点、线和圆:
定义 7.2。对于每个 $n \in \mathbb{N}$ 定义集合 $\mathcal{P} n, \mathcal{L}_n$ ,和 $\mathcal{C}_n$ 的 $n$-可构造的点、线和圆,通过:

数学代写|伽罗瓦理论代写Galois Theory代考

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