推广: 设$a_1,\dots,a_{2n+1}$满足存在性条件. 则给定边长$a_1,\dots,a_{2n+1}$的圆外切$2n+1$边形有$n$个解, 它们关于内切圆圆心的环绕数分别为$I=1,2,\dots,n$.
证明: 因为$a_1,\dots,a_{2n+1}$满足存在性条件, 且$2n+1$为奇数, 所以\[t_1+t_2=a_1, t_2+t_3=a_2, \ldots, t_{2n+1}+t_1=a_{2n+1}\]存在唯一的正数解$t_1,\dots,t_{2n+1}$.
\[\tan^{-1}\frac{t_1}r+\dots+\tan^{-1}\frac{t_{2n+1}}r=πI\]当$r\to0^+$时, 左边$=\fracπ2(2n+1)$
当$r\to+\infty$时, 左边$=0$
根据介值定理, 关于$r$的方程有解, 对$I=1,2,\dots,n$.
根据这帖, $r^2$满足一个$n$次方程, 所以$r$有$n$个正根, 但上面已得到$n$个正根, 故为全部解. |