这个问题挺有趣的。其实,找圆的圆心,最直接的方法就是利用中垂线,随便找到两个圆上的弦,然后找到弦的中点,再在中点画一个垂线,两个垂线交点就是圆心,但是考虑到题目中尺子没有刻度,显然找不到弦的中点,而且没有直角,也画不出垂线,所以这个方法不行。
可以这样, 比如下图中的蓝色区域是问题中的一把尺子,尺子无刻度,无直角。黑色圈是一个标准的圆,先用这个尺子在圆上任找四个交点,我们分别记作 ABCD,并画两条直线 AD 和 BC,如下图。
第二步,然后在用这把尺子,过 A 点和 C 点,在画两条直线 AA‘和 CC',如下图,两次左图在圆内产生两个交点,O 和 O‘,然后沿着 OO’做线,如红线,这条线必过圆心。
第三步,沿着红线和圆的交点 E 和 F,E 点在上,F 点在在下,再用该尺子做两条线 EE'和 FF',如下图,
然后,继续沿着 E 和 F,E 点在下,F 点在上,再用该尺子做两条线如下图,这样我们就得到一个菱形。
最后,这个菱形的中心就是该圆的圆心,如下图,黑色箭头所指的红线交点处,就是圆心。
当然,如果圆在纸上,可能一种直观的方法就是把纸对折,对折两次,保证半圆重合,这样形成两条直径,两线交点就是圆心,这样甚至不需要直尺也能找到圆心,但是不是所有的圆都是在纸上找圆心的,所以回到题目本身,上述方法是一个通用的可行方法,可以只用一个没有刻度的尺子找到圆心。
好了,写到这里~
感谢评论区, @爱吃西瓜不吐皮 问到了“为什么第二步红线必定过圆心”。是这样,先做两条辅助线,Aa 和 Cc,如下图所示。 Aa 垂直于 CC‘, Cc 垂直于 AD,因为都是一个尺画出来的两条线,所以 Aa=Cc,进而很容易得到直角三角形 AaO 全等于直角三角形 CcO,于是也就有了 CO 等于 AO。
所以,我们就得到了平行四边形 AOCO‘是一个菱形,想要证明红线过圆心,只需要证明红线垂直且平分了弦 AC,显然作为菱形的对角线,An 等以 Cn,且 OO‘垂直于 AC,所以,红线 OO‘一定过圆心。其实,第五步里提到的第二条红线过圆心也是同样的道理。