設圓心為O,圓的半徑為r,正十邊形的邊長為a,正十角星的邊長為b。
首先觀察正十邊形,它可以被劃分成十個等腰三角形,每個等腰三角形的頂角為36度,底角為(180-36)/2=72度。因為底角是圓心角,所以每個等腰三角形的底邊為圓的半徑r。因此,正十邊形的邊長a等於2r*sin(72度)。
接下來觀察正十角星,它可以被劃分成十個等腰三角形和五個菱形。每個等腰三角形的頂角為36度,底角為(180-36)/2=72度,底邊為b。每個菱形的角度為72度和108度,對角線長度為2b。因此,正十角星的邊長b等於2r*sin(36度)。
現在我們需要證明的是a-b=r。
利用三角函數的差角公式sin(a-b)=sin(a)cos(b)-cos(a)sin(b),將a=72度,b=36度代入得到:
sin(72度-36度) = sin(72度)cos(36度) - cos(72度)sin(36度)
化簡得到:
sin(36度) = (sin(72度)/2) - (sqrt(3)/2)*cos(72度)
接著,利用三角函數的倍角公式cos(2a)=2cos^2(a)-1,cos(2a)=1-2sin^2(a),sin^2(a)=1/2*(1-cos(2a)),將a=36度代入得到:
sin^2(36度)=1/2*(1-cos(72度))
因此,sin(36度)的平方可以表示為cos(72度)的一個式子。代入前面的公式中得到:
cos(72度) = (sin(72度)/2) - (sqrt(3)/2)*sin(36度)
將這個式子代入正十邊形的邊長公式中得到:
a = 2rsin(72度) = 2rcos(36度) + sqrt(3)rsin(36度)
將這個式子代入正十角星的邊長公式中得到:
b = 2r*sin(36度) = sin(72度)*r - sqrt(3)*cos(72度)*r
將前面推導出的cos(72度)代入這個式子中得到:
b = sin(72度)*r - (sin(72度)/2)*r + (sqrt
我放棄…