문서:제곱근의 앵무조개

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1. 개요2. 상세

1. 개요[편집]

피타고라스 정리로 유도되는, 앵무조개처럼 생긴 도형.

2. 상세[편집]

밑변과 높이가 11직각삼각형에서 출발하여, 길이가 2\sqrt2, 3\sqrt3, 4\sqrt4...인 선분을 빗변으로 하는 직각삼각형을 차례로 그려 나가면 앵무조개와 같은 기하학적 무늬가 나오는데, 이를 제곱근의 앵무조개라고 한다. 제곱근의 앵무조개에서 모든 직각삼각형의 밑변의 길이는 11이다. nn 번째 직각삼각형의 빗변의 길이는 (n+1)(n+1) 번째 직각삼각형의 높이의 길이와 같고, 그 길이는 n+1\sqrt{n+1}이다. 표로 정리하면 다음과 같다.
nn 번째 직각삼각형
밑변의 길이
높이의 길이
빗변의 길이
11
n\sqrt{n}
n+1\sqrt{n+1}
피타고라스 정리로 따져보면 12+n2=n+12=n+11^2+\sqrt{n}^2=\sqrt{n+1}^2=n+1이므로 관계가 성립한다. 나아가, nn은 자연수이므로 제곱근의 앵무조개는 한없이 많이 그릴 수 있다.
직각작도할 수 있고, 컴퍼스를 사용하여 길이가 같은 선을 또 그릴 수 있기 때문에, 제곱근의 앵무조개는 작도 가능하다. 만약 직각삼각형의 변의 길이에 cm\rm cm 따위의 단위를 붙인다면, 정확히 1cm1\rm cm를 작도하는 것은 눈금 없는 자로는 불가능하겠지만, 단위를 언급하지 않았기 때문에 첫째 직각삼각형의 높이와 밑변의 길이를 어떻게 정하든 그것이 바로 단위길이가 되므로 문제가 없다.

nn번째 직각삼각형까지 이어붙혔을 때, 회전한 각은
k=1narctan(k12)\displaystyle \sum_{k=1}^{n}\limits \arctan (k^{- {1 \over 2}})이고 arctan(x)>tx\arctan (x) > tx(단, tt11보다 작은 실수)가 성립하니 k=1arctan(k12)\displaystyle \sum_{k=1}^{\infty} \limits \arctan (k^{- {1 \over 2}})는 발산하고, 이 조개 모양은 무한히 지속된다.

다른 시각으로 보면, 2차원에서부터 변 길이가 같은 윗단계 차원의 초입방체를 대각선에 붙인 꼴이다. 즉 처음 도형은 정사각형, 두번째는 정육면체, 세번째는 정팔포체, … 의 규칙인 셈이다.