
книги из ГПНТБ / Чистяков В.Д. Старинные задачи по элементарной математике
.pdf■244
откуда
20(93 — 3) |
328 • 20 |
|
4 |
||
х = |
||
328 |
||
288 |
34
196.Условия задачи приводят к системе
|
5* 4- 3у = 540; |
откуда |
X + у = 138, |
|
|
х = |
63 (аршин синего сукна); |
у = |
75 (аршин черного сукна). |
Решите эту задачу арифметическим путем, не при бегая к уравнениям.
|
|
198. |
|
|
|
|
|
|
Услови |
||
О |
дят к |
системе |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
х + |
7 = |
5 (у — 7); |
|
|||||
|
|
|
у + |
5 = |
7 (* — 5). |
|
|||||
|
Решая эту |
систему, получаем |
|||||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
14 |
|
||
|
|
* = |
|
|
У = |
9 ^ - |
|
||||
|
Следовательно, |
|
первый |
имел |
|||||||
|
7 |
2 |
динария, а второй |
|
14 |
||||||
|
|
—9у7 |
|||||||||
|
динария. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Задача взята |
из «Liber |
abaci» — |
|||||||
|
сочинения |
итальянского |
математика |
||||||||
|
Леонардо |
Пизанского |
Фибоначчи, |
||||||||
|
который родился около |
1170 |
г. в г. |
||||||||
|
Пизе (откуда и название Пизанский). |
||||||||||
|
Математическое образование получил |
||||||||||
|
в Алжире. Путешествуя по Востоку, |
||||||||||
|
ознакомился с арабской математикой, |
||||||||||
|
достижения которой отразил |
в |
своих |
||||||||
|
трудах |
и тем самым |
сделан |
их до |
|||||||
|
стоянием |
Запада. |
«Liber |
abaci» — |
|||||||
|
основное сочинение |
ученого, |
|
||||||||
|
|
В предисловии к своему сочи |
|||||||||
|
нению |
он |
писал: |
«Отец мой ро |
|||||||
|
дом из Пизы, служил |
синдиком в |
|||||||||
|
таможне |
в |
Бужи, |
в Африке, куда |
|||||||
3/1ПДДРИ Я |
он меня взял с собою для изучения |
||||||||||
искусства |
считать. |
Удивительное |
|||||||||
искусство |
считать |
при помощи толь |
|||||||||
EBP О ПЛ |
ко девяти |
индусских |
знаков |
мне так |
|||||||
понравилось, |
что я непременно |
хотел |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
■248 |
познакомиться |
с |
тем, что известно |
об этом искусстве в Египте, |
|||||
Греции, |
Сирии, |
|
Сицилии |
и Провансе. Объехав все эти страны, |
||||
я убедился, что индусская система |
счисления самая совершенная |
|||||||
и превосходит алгоритм и метод Пифагора. Изучив основательно |
||||||||
эту систему и все к ней относящееся, прибавив свои собственные |
||||||||
исследования и почерпнутое из «Начал» Евклида, |
я решил напи |
|||||||
сать это |
сочинение». |
|
|
|
|
|
||
«Liber abaci» представляет собой трактат по арифметике и |
||||||||
алгебре, |
в котором дан |
свод |
арифметических и |
алгебраических |
||||
знаний того времени, и состоит из |
15 глав. |
|
|
|||||
Решая задачу о капиталах нескольких лиц, |
предложенную |
|||||||
придворным философом, |
Леонардо |
Пизанский впервые в Европе |
||||||
высказал идею отрицательного числа в виде долга. |
|
|||||||
Величайшая |
заслуга Леонардо Пизанского перед наукой |
за |
||||||
ключается в том, что он |
первый познакомил европейских ученых |
|||||||
с алгеброй и индийской системой счисления. |
|
|
||||||
199. |
Пусть х — число |
воробьев; у — число |
горлиц; |
|||||
z — число голубей. Тогда |
получим систему |
|
ху -Т 2 = 30;
-g- X-\---2~ у -f- 2z = 30.
Исключая г, находим
10*-f 9у = 180
или
10
г/ = 20 —
Полагая х = 9, получаем у = 10 и 2 = 1 1 .
200.Эту задачу Региомонтан решал двумя спосо
бами.
Первый способ. Уравнение преобразуется к виду
10* = *2 +
ЗЛПЛД +М » £ВРОПЛ
247 - — — ------------------ -------------------------------------------------------------------- ------------------
откуда
*= 5 - } /^ |Г
Второй способ. Положив 10\ _ х = у, получим
у + т = 25,
откуда
251 / Ш -
У= = _ _ _ у _
Теперь без особого труда находится искомый корень х.
Необходимо заметить, что в обоих случаях Регио монтан берет корни со знаком минус.
Региомонтан (1436— ,1476) — известный немецкий ученый (на стоящие имя и фамилия его Иоганн Мюллер).
Региомонтан знаменит своими работами по тригонометрии и переводами классических трактатов древнегреческих ученых. Осо бенно большой известностью пользовался его трактат «О тре угольниках всех видов», опубликованный после его смерти в 1533 г. В этом трактате Региомонтан впервые в Европе рассматривал тригонометрию как самостоятельную науку, обособленную от астрономии.
201. Пусть АВС — данный треугольник (рис 50). Проведем через его вершины прямые, параллельные противоположным сторонам, получим треугольник МК.Р, у которого точки А, В, С будут серединами соответствующих сторон. Высоты данного треуголь-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
■248 |
ника будут перпендикулярны к сторонам полученного |
||||||||||
треугольника и восставлены |
в их серединах. А такие |
|||||||||
перпендикуляры пересекаются в одной точке (проверить, |
||||||||||
м ^ |
; С--------- 7 я |
почему). |
|
Следовательно, |
высоты |
|||||
данного треугольника пересекаются |
||||||||||
|
|
|
в одной |
точке, что и требовалось |
||||||
|
|
|
доказать. |
|
Постарайтесь |
эту |
задачу |
|||
|
|
|
|
202. |
|
|
||||
|
|
|
решить |
самостоятельно. |
|
|
||||
|
рис. и |
|
|
Задача |
взята из |
трактата |
«О преоб |
|||
|
|
|
разовании» |
Леонардо |
да Винчи |
(1452—i |
||||
1519). В трактате рассмотрены вопросы преобразования одного |
||||||||||
тела |
в другое |
без убавления |
или возрастания материала. |
там, |
||||||
|
По убеждению ученого, нет |
должной |
достоверности |
|||||||
«где |
нельзя приложить |
ни |
одной |
из |
математических |
наук». Он |
||||
был глубоко уверен, что любой спор должна решать математика, |
||||||||||
ибо |
только она |
способна |
«налагать |
молчание на языки |
спор |
|||||
щиков». |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
203. Пусть х — количество денег у первого, у — у второго, z — у третьего. Тогда вопросы сводятся к ре шению системы
х Н— 2* {у + z) — 12;
У Н— з~ (х + |
2) — 12; |
2 + - 4- (х |
У) — 12, |
откуда
х = 3
9 -. _ 7 J3_.
17 ’ У ~ |
\7' |
249, |
ЗА П М -Н -** ЕВРОПА |
|
Адам Ризе (1492— 1559) — немецкий математик, автор из вестного алгебраического трактата «Die Coss» (1524).
204.Из точки А данным радиусом на прямой АВ
делаем засечку D (рис. 51). |
Далее, из точки В тем |
|||
же радиусом на той же прямой АВ |
||||
делаем |
другую засечку С. Затем на |
|||
отрезке |
СВ |
строим |
равносторонний |
|
треугольник СКВ, а на отрезке AD— |
||||
равносторонний треугольник |
ADH. |
|||
Точка пересечения сторон ВК и АН— с |
||||
точка М — дает третью вершину иско |
||||
мого треугольника АМВ. |
р и с . ъ\ |
|||
Эту |
задачу |
впервые предложил |
видный итальянский матема |
|
тик Никколо Тарталья (ок. |
1499 — 1557). Математику Тарталья |
изучил самостоятельно. Также самоучкой он овладел в совершен
стве греческим |
и латинским языками. В |
области |
математики |
он |
|||
открыл способ решения |
кубического |
уравнения вида |
|
||||
|
|
х3 + |
рх = q, |
|
|
|
|
где р и д— положительные числа. |
|
|
|
|
|||
205. |
Кардано |
решал |
эту |
зада |
|
|
|
чу геометрическим способом. Даем |
X |
|
|||||
решение в |
современной |
символике |
|
|
|||
Пользуясь чертежом (рис. 52), |
на |
X |
X |
||||
ходим |
|
|
|
|
|
|
|
х2 + 2-Зл: + 9 = г ! + |
|
|
X |
3 |
|||
+ 6* + 9 = (х + 3)а. |
|
|
|||||
|
|
|
3 |
||||
Согласно условию, |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
|
х2-Ь 6х =91. |
|
|
|
РИС. 52 |
|
|
|
|
|
|
■250 |
Из этих двух уравнений вытекает |
|
|
|
|||
|
(х + |
3)а = |
91 + 9 = |
100, |
|
|
откуда х + 3 = 10, |
следовательно, |
х — 7. |
|
|
||
(Рекомендуется решать эту задачу обычным |
прие |
|||||
мом по формуле квадратного уравнения.) |
|
|
||||
Знаменитый |
итальянский |
математик |
Джероламо |
Кардано |
||
(1501 — 1576) — составитель |
научного трактата «Великое |
искус |
||||
ство, или об |
алгебраических правилах», |
изданного |
в |
1545 г. |
В трактате впервые было опубликовано решение кубического урав нения, хотя саму формулу ученый заимствовал у Тартальи. В атом
ж е сочинении Кардано |
излагает решение |
уравнений четвертой |
степени, которое впервые дал его ученик |
Л. Феррари (1522 — |
|
1565). |
|
|
Кроме математики, |
Кардано много занимался медициной, ко |
торую он даже преподавал, и философией. В своих философских произведениях Кардано призывал к знанию, основанному на опыте.
206. Если пользоваться современными обозначения ми, задача сводится к уравнению
х2— 10х + 4 0 = 0 ,
откуда
Xj = 5 + У — 15; х2= 5 — У — 15.
Во времена Кардано задача о нахождении двух чисел, сумма которых равна 10, а произведение 40, не имела решений, так как тогда еше не было установлено понятие о мнимых числах и опе
рациях |
над ними. Сам |
ж е |
Кардано, встретившийся |
в |
этой и |
||
других |
задачах |
с комплексными |
числами, не мог дать |
им |
надле |
||
жащего |
истолкования и считал |
их «несуществующими |
числами»; |
||||
он был крайне |
удивлен, |
что |
сложение, и умножение этих |
«несу |
3 *ГМ А + + Д Я £ В Р О П Л
251
ществующих чисел» по обычным правилам приводит к результа там, удовлетворяющим условию задачи.
Одна из заслуг Кардано заключается в том, что он обратил внимание на комплексные числа и впервые ввел некоторые опе рации над ними. Однако строгое обоснование арифметика комп лексных чисел получила впервые в 1799 г. в работе датского ма
тематика Весселя (1745— 1818), опубликованной в трудах |
Датс |
|||||
кой |
академии наук. Современный вид |
эта теория |
приобрела в |
|||
XIX |
в. и главным |
образом в результате |
исследований |
немецкого |
||
математика |
Гаусса. |
Усилиями математиков XIX в. на базе |
стро |
|||
гой |
теории |
комплексных чисел создана теория функций комплекс |
ного переменного, находящая широкое применение в современной науке и техника
207.Решение имеется у А. П. Киселева в его учебнике геометрии (первая часть). Впервые полное решение этой задачи дал известный итальянский мате матик Джероламо Кардано.
208.Решение Виета заключалось в следующем. При помощи подстановки х — у + z данное уравнение примет вид
у2 + у (2z - f р) -f z2 - f рг + q = 0.
Пользуясь произвольностью г, положим, что коэффи циент при у первой степени равен нулю, т. е. 2г + р = 0, откуда
2 = |
£_ |
|
2 ’ |
||
|
Тогда
г2 + рг -f q = - £
4 '
Учитывая полученное, преобразуем уравнение
У* + 17 - - £ = 0
252
или
Следовательно, |
|
|
|
x = y + z = — - Y ± V |
-----Ч- |
|
|
Франсуа Виет |
(1540— 1603) — французский математик, |
по |
|
профессии адвокат, |
видный государственный |
деятель. Виет |
про |
явил себя как талантливый специалист по расшифровке сложных шифров, которыми пользовалась инквизиторская Испания в войне против Франции. Благодаря своему сложному шифру Испания
могла свободно сноситься с противниками |
французского короля |
||||||
даже внутри Франции, |
и эта переписка |
все |
время оставалась |
не |
|||
разгаданной. |
попыток найти |
ключ к этому |
шифру |
ко |
|||
После |
бесплодных |
||||||
роль Генрих IV обратился, наконец, |
к |
Виету с просьбой разга |
|||||
дать тайцу |
Виет после |
напряженной |
работы раскрыл |
тайну |
ис |
панского шифра. За свой патриотический поступок он чуть было не поплатился жизнью. Испанская инквизиция объявила Виета богоотступником и заочно приговорила ученого к сожжению на костре, однако выполнить свой варварский план не смогла.
Велика заслуга Виета в развитии буквенной алгебры. Неда ром его называют отцом этой науки. Он обозначал буквами не только искомые величины (это делали и до него), но и коэффи циенты алгебраических уравнений и придал алгебре ее современ ный вид. В частности, ему принадлежит теорема о зависимости между корнями и коэффициентами уравнения (теорема Виета). единый метод решения уравнений 2-й, 3-й и 4-й степени и раз личные преобразования корней. Работа Виета не замыкалась рам ками одной алгебры Он много сделал в области геометрии и
З Л ПЛД+trtЯ- €ВРОПЛ
253'
тригонометрии. Так, в тригонометрии дал полное решение задачи об определении всех элементов плоского и сферического тре угольника по трем данным. Свои исследования по математике Виет опубликовал в 1579 г. в книге «Математический канон»
209. Обозначим через t время, за которое дробинка пройдет вертикальный путь AD — путь свободного па дения, причем сопротивление воздуха в расчет не при нимается (см. рис. 3). Тогда
где g — ускорение при свободном падении;
Обозначиь через tx время движения дробинки по хорде АС (сопротивлением воздуха и трением прене брегаем), получим
где а — ускорение движения по наклонной линии АС. Тогда
Опустим из точки С на прямую AD перпендикуляр СЕ (обозначен пунктиром).
В механике устанавливается, что
а __ АЕ