Konstruoituva monikulmio

Konstruoituva monikulmio on säännöllinen monikulmio, joka voidaan piirtää geometrisella konstruktiolla eli ainoastaan harppia ja viivoitinta käyttäen. Esimerkiksi säännöllinen viisikulmio voidaan konstruoida harpilla ja viivoittimella, kun taas säännöllistä seitsenkulmiota ei voida. Konstruoituvia monikulmioita on olemassa äärettömän monta, mutta niistä sellaisia, joissa sivujen lukumäärä on pariton, tunnetaan vain 31 erilaista.

Kytkentä Pascalin kolmioon

Koska tunnettuja Fermat’n alkulukuja on viisi, tunnetaan 31 lukua, jotka ovat yhden tai useamman toisistaan poikkeavan Fermat’n alkuluvun tuloja ja näin ollen 31 konstruitavaa monikulmiota, joissa sivujen lukumäärä on pariton. Nämä luvut ovat 3, 5, 15, 17, 51, 85, 255, 257, 771, 1285, 3855, 4369, 13107, 21845, 65535, 65537, 196611, 327685, 983055, 1114129, 3342387, 5570645, 16711935, 16843009, 50529027, 84215045, 252645135, 286331153, 858993459, 1431655765, 4294967295 A045544 OEIS-tietokannassa. John Conway totesi kirjassaan The Book of Numbers, että jos nämä luvut kirjoitetaan binäärilukuina, ovat samat, jotka muodostavat modulaariaritmeettisen Pascalin kolmion modulo 2 ensimmäiset 32 riviä, lukuun ottamatta ensimmäistä, jossa on vain luku 1 ja joka vastaa "yksikulmiota". Niinpä tällaisessa kolmiossa ykköset muodostavat approksimaation Sierpinskin kolmiolle. Tämä malli ei kuitenkaan päde enää pidemmälle, sillä seuraava Fermat’n luku on yhdistetty luku (4294967297 = 641 · 6700417), ja niinpä seuraavat rivit eivät vastaa konstruoituvia moni­kulmioita. Ei tiedetä, onko suurempia Fermat’n alkulukuja edes olemassa, ja näin ollen ei myöskään tiedetä, kuinka monta sellaista konstruoituvaa monikulmiota on olemassa, joissa sivujen lukumäärä on pariton.  Jos Fermat’n alkulukuja on olemassa q kappaletta, on olemassa 2q-1 sellaista monikulmiota.
Modulaariaritmeettinen Pascalin kolmio modulo 2 sisältää vain lukuja 0 ja 1, ja se saadaan tavanomaisesta Pascalin kolmiosta vaihtamalla siinä kaikki parittomat luvut lukuun 1 ja kaikki parilliset luvut lukuun 0.  Seuraavassa on kolmion kymmenen ensimmäistä riviä sekä niiden oikealla puolella eri rivit binääriluvuiksi tulkittuina ja muunnettuina kymmenjärjestelmään:
                             1                1
                            1 1               3
                           1 0 1              5
                          1 1 1 1            15
                         1 0 0 0 1           17
                        1 1 0 0 1 1          51
                       1 0 1 0 1 0 1         85
                      1 1 1 1 1 1 1 1       255
                     1 0 0 0 0 0 0 0 1      257
                    1 1 0 0 0 0 0 0 1 1     771

Kuvia

Vasemmalta oikealle: säännöllisen 15-, 17-, 257- ja 65537-kulmion konstruktiot. Vain ensimmäinen vaihe 65537-kulmion konstruktiosta on merkitty, muiden konstruktiot on esitetty kokonaisuufessaan.

Muita konstruktioita

Edellä on käsitelty klassisia geometrisia konstruktioita, jotka voidaan suorittaa ainoastaan harppia ja viivoitinta käyttämällä. Muutkin kostruktiot tulevat mahdollisiksi, jos sallitaan myös muita työvälineitä. Esimerkiksi niin sanotuissa neusis-konstruktioissa käytetään myös merkittyä viivainta. Konstruktiot ovat matemaattisia idealisaatioita ja oletetaan, että ne voidaan suorittaa tarkasti.
Jos harpin ja viivoittimen lisäksi on käytettävissä väline, jolla kulma voidaan jakaa kolmeen yhtä suureen osaan, säännöllinen n-kulmio voidaan konstruoida, jos ja vain jos 
, missä r, s, k >= 0 ja missä luvut pᵢ ovat toisistaan eroavia Pierpontin alkulukuja (eli muotoa  olevia alkulukuja) ja suurempia kuin 3. Näin voidaan konstruktiot säännölliset 3ⁿ-kulmiot kuten 9-, 27- ja 81 ja niin edelleen sekä myös esimerkiksi 7- ja 13-kulmiot. Tällä