что такое квадратура круга простыми словами

04.12.202320.04.2022 admin 0 Comments

Как простыми словами объяснить понятие «квадратура круга»?

Для математиков древней Греции «найти площадь фигуры» означало «циркулем и линейкой построить квадрат такой же площади» — выполнить квадратуру.

Квадратура круга — это одна из знаменитых задач древности; требовалось для данного круга построить циркулем и линейкой квадрат такой же площади. Скажем, если радиус круга равен 1, то требуется циркулем и линейкой построить квадрат площади π (со стороной √π)

Задача эта не имеет решения (именно циркулем и линейкой).

Автор рисунка: Original PNG by Plynn9; SVG by Alexei Kouprianov

Циркулем и линейкой можно увеличить отрезок в несколько раз, или разделить его на несколько равных частей; можно также построить разные корни, скажем, корень из двух. но число π построить никак нельзя. (Если бы можно было построить π, то корень из него тоже можно было бы построить.) Невозможность доказал 138 лет назад Линдеман; точнее, он доказал, что π — число трансцендентное. Такие числа не получаются как корни уравнений с многочленами с целыми коэффициентами, а значит, трансцендентное число циркулем и линейкой построить нельзя.

Забавно, что через несколько лет после доказательства Линдемана в журнале The American Mathematical Monthly опубликовали-таки «решение» задачи о квадратуре круга. Это само по себе не примечательно; время от времени журналы публикуют негодные статьи. Но на основании этой автор (Эдвард Гудвин) предложил законопроект для штата Индиана, устанавливающий значение 3,2 для числа π. Законопроект сначала хотели передать на рассмотрение в Финансовый комитет, потом в Комитет по болотам, и в конце концов передали Комитету по образованию, где его и одобрили. Генеральная Ассамблея штата рассмотрела законопроект 12 февраля 1897 года, но не приняла. И не отклонила. Его отложили на неопределенное время, и до сих пор он в этом статусе и пребывает. У законодателей Индианы еще есть шанс его принять.

Источник

Квадратура круга

Есть в истории одна замечательная математическая задача, которая превратилась из простого развлечения для ума философов древней Греции, в весьма непростую проблему, которая оказала влияние на науку в огромных масштабах… Хотя, так и не была решена. Сначала все казалось простым: как нарисовать квадрат такой же площади как круг?

Квадратура круга

Но греки, прекрасно зная «египетскую математику» задались вопросом, как именно можно построить квадрат имея только циркуль и линейку. И принялись искать ответ. Оказалось, что все очень сложно. Для начало нужно выяснить как вообще посчитать площадь круга?

Проблемой занимался Гиппократ, Анаксагор, Динострат и Архимед, но никто так и не смог предложить окончательное решение. Хотя то, что делал, например, Архимед, намного опередило свое время. Великий ученый в своем труде «Измерение круга» вывел сразу 3 теоремы.

Решение Архимеда

Откуда берется площадь круга?

Из треугольника

Площадь круга равна площади прямоугольного треугольника, если один его катет — это радиус, а второй — длинна окружности. Объясняется это просто. Если взять круг и разрезать (лучше мысленно) его на меньшие круги, то их можно уложить в треугольник.

На рисунке ниже видно, что синий круг «разворачивается» в прямую меньше длинны чем красный. Итак, каждая новая лента будет короче предыдущей. Самая длинная — ВС в треугольнике, она же L, то есть длинна окружности.

Считаем площадь треугольника: S=(AB*BC)/2 То же самое что и S=(R*L)/2. Все правильно. Только, что такое длинна круга? Мы то знаем, что это диаметр (или 2 радиуса) умноженное на число «пи», а вот Архимеду откуда это было знать? И главное, как с помощью линейки нарисовать линию длинной в «пи».

Если взять круг и «разрезать» его на 4 части получится 4 равных равнобедренных «треугольника» (только одна из сторон у них будет не прямой). Две стороны будут равняться радиусу (красные линии), а третья 1/4 длинны круга.

Далее собираем 4 части вместе как показано на рисунке выше. Радиус к радиусу. Получим интересный рисунок. Две ровные стороны и две кривые. Ровные — радиусы, а две «волны» сверху и снизу будут равняться половине длинны круга. На что это похоже? На кривобокий параллелограмм. Но это пока.

Начинаем делить круг на более мелкие части и собирать их снова. Получаем почти прямоугольник, боковушки у которого по-прежнему R, а вот верхняя и нижняя часть все те же волны, все той же длинны L/2. Но с каждым делением «горбики» становятся все меньше и меньше и вот они уже почти незаметны. Делить надо до тех пор, пока он не превратится в почти прямоугольник.

Когда кусочки будут настолько мелкими, что получится прямоугольник, его площадь будет легко посчитать, умножить длину одной стороны на длину другой (a*b). В примере выше сторона «a» это R (радиус круга), сторона «b» — L/2 (длинны) при условии, что части фигуры будут бесконечно маленькими их будет бесконечно много. Площадь круга равняется:

S=R*L/2

Длинна окружности (L) равняется диаметру умноженному на число «пи» (π). Итак, L=π*d=π*(R+R)=2πR. Вот только числа такого тогда еще не знали, жаль.

А если поставить вместо L получится:

S=R*(2πR/2)=πR 2

Числа «пи» Архимед не знал и не могу знать, потому, что оно иррационально (это будет доказано только в 19 веке), а такие числа в его время еще не открыли. Сам знаменитый математик предпочитал немного другое решение, при помощи спирали. Но интересно совсем другое, фактически метод Архимеда, это — интеграл. На самом деле иррациональное число очень сложно начертить с помощью линейки. Представьте, что диаметр равен единице, тогда длинна окружности равна «пи», а теперь начертите отрезок такой длинны (это же бесконечная дробь).

Из движения

Другой грек, Гиппократ Хиосский для решения все той же задачи создал специальную кривую квадратрису. Которая так же как и «античный интеграл» опередила свое время.

Средние века и немного позже

Тренировали свой ум решая нетривиальную задачу такие уважаемые ученые как Фибоначчи Пизанский и Леонардо да Винчи, Гюйгенс и Кеплер….

Цилиндр Леонардо да Винчи

Знаменитый ученый предложил очень хитроумное решение. Как обычно за ним водилось — «механическое». Леонардо предложил взять цилиндр, высота которого равнялась бы половине диаметра окружности. Далее, этот цилиндр нужно было обмакнуть в чернила (можно в воображении) и прокатить по бумаге один раз.

Получится прямоугольник высота которого будет равна половине радиуса R/2, а ширина — длине окружности (мы ведь один раз «промокнули» цилиндр). А площадь этого прямоугольника считается просто:

S=R/2*L=R/2*2πR=πR 2

Проще простого, линейки и циркуля вполне достаточно… Но что такое «длинна окружности»? Это сейчас мы знаем о свойствах числа «пи», а каково было людям прошлого?

Но в случае с да Винчи, ничего знать и не требовалось, достаточно промерять длинную сторону прямоугольника линейкой, чтобы узнать длину окружности, никакого «пи» не нужно.

В конце-концов Парижская академия отказалась рассматривать решения и про квадратуру, и про трисекцию угла, и про удвоение куба и… про изобретение вечного двигателя. Ведь кому-то развлечение, а кому-то это все читать и писать рецензии.

В 19-м веке и вовсе было доказано, что число «пи» иррационально и тресендентно, а значит извлечь из него квадратный корень невозможно.

Получается, что, если взять круг диаметром равным единице, получится что уравнение х 2 =πR 2 превращается в х 2 =π, а сам х равен «корень из пи», а этого сделать нельзя. Отсюда делается вывод, что линейки и циркуля совершенно не достаточно для решения задачи о квадратуре круга.

Последствия решения задачи

Так что же в итоге? Задача не может быть решена и это доказано, зато сколько интересного в математику и геометрию задачка без решения привнесла:

Иногда для человечества полезно решать нерешаемые задачи, в остатке получается гораздо больше полезного, чем если бы задача была решена.

Источник

Значение словосочетания «квадратура круга»

Источник (печатная версия): Словарь русского языка: В 4-х т. / РАН, Ин-т лингвистич. исследований; Под ред. А. П. Евгеньевой. — 4-е изд., стер. — М.: Рус. яз.; Полиграфресурсы, 1999; (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

радиус заданного круга,

— длину стороны искомого квадрата, то, в современном понимании, задача сводится к решению уравнения:

Доказано, что с помощью циркуля и линейки точно построить такую величину невозможно.

Источник: «Толковый словарь русского языка» под редакцией Д. Н. Ушакова (1935-1940); (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

Делаем Карту слов лучше вместе

Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!

Спасибо! Я стал чуточку лучше понимать мир эмоций.

Вопрос: отпираться — это что-то нейтральное, положительное или отрицательное?

Ассоциации к слову «квадратура&raquo

Ассоциации к слову «круг&raquo

Синонимы к словосочетанию «квадратура круга&raquo

Предложения со словосочетанием «квадратура круга&raquo

Цитаты из русской классики со словосочетанием «квадратура круга»

Сочетаемость слова «квадратура&raquo

Сочетаемость слова «круг&raquo

Понятия со словосочетанием «квадратура круга»

Афоризмы русских писателей со словом «круг&raquo

Отправить комментарий

Дополнительно

Предложения со словосочетанием «квадратура круга&raquo

Он успешно занимался математикой и даже, находясь в заключении, решал задачу квадратуры круга.

Нечто совершенно похожее мы видим в наши дни у людей, истощающихся в усилиях найти квадратуру круга, вопрос, который почти стал бессмертным.

Я принялся также ради забавы искать квадратуру круга, пока сам не начал верить, что эта невыполнимая задача может быть решена.

Источник

Квадратура круга: наглядное доказательство

Словесные доказательства с трудом даются тем, кто привык мыслить визуально. Поэтому в математике так важна визуальная интуиция. Доказательства из таких пособий, как и «Евклид Начала: первые 6 книг» и «Доказательства без слов: учебник по визуальному мышлению» даются пониманию при взгляде на их страницы. Я рекомендую эти книги к прочтению каждому, кто интересуется доказательствами других математических проблем.

К примеру, мы помним из школьного курса, что площадь круга вычисляется по формуле π x r², но можем ли мы доказать, что эта формула справедлива для каждой возможной окружности?

Величайший из математиков Евклид нашёл доказательства этой формулы настолько простое, что теперь студенты изучают начала интегрального исчисления по нему. Евклид рассуждал так: круг можно поделить на четыре, шесть, шестнадцать, или бесконечно много равных частей, а потом расставить их так, чтобы получился прямоугольник.

Первое что нам нужно сделать — начертить окружность. Затем, мы разделим круг на 8 равных частей и расставим их в похожую на прямоугольник форму. Мы почти получили прямоугольник.

Повторим процесс, на этот раз с 32 равными частями. Если расставить их таким же образом как в предыдущем примере, то мы получим что-то ещё более похожее на прямоугольник.

Это значит, что если разделить круг на ещё больше равных частей — происходит удивительное, форма начинает приближаться к идеальному прямоугольнику.

Насколько много должно быть частей чтобы получить идеальный прямоугольник? Для этого его части должны быть бесконечно малыми — такими, что невозможно различить толщину, и стороны становятся почти вертикальными.

Таким образом, πr² может использоваться для вычисления площади любой из существующих окружностей.

Источник