
книги из ГПНТБ / Чистяков В.Д. Старинные задачи по элементарной математике
.pdf74
ный месяц отличается от принятого современной астро номией всего лишь на 0,4 сек.
2. Вавилоняне создали шестидесятиричную систему
счисления, в основе которой лежало не число |
10, как |
|||
у нас, а число 60. |
Они создали систему мер |
и весов, |
||
в которой каждая |
последующая |
мера |
больше преды |
|
дущей в 60 раз. Отсюда ведет |
начало |
наше деление |
мер времени — часа, минуты, секунды — на 60 частей,
круга — на 360°.
3. Вавилоняне решали уравнения второй степени и некоторые виды уравнений третьей степени, причем последние — при помощи специальных таблиц.
Есть основания предполагать, что математика древ них вавилонян оказала влияние на математическую культуру закавказских народов, в особенности на ар мянскую, содействовав ее исключительно раннему рас цвету.
1. Сторона правильного шестиугольника, вписан ного в окружность, равняется радиусу, следовательно,
|
откуда |
|
2т,R = |
6R, |
|
|
|
|
6R |
о |
|
||
|
|
|
|
|||
|
|
|
* = 2* |
= |
3. |
|
|
2. |
|
|
|
Древние |
|
|
строить |
равносторонний |
треуголь |
|||
|
ник, а с его помощью делить |
|||||
|
прямой |
угол |
на три |
равные части. |
||
|
Пусть |
дан |
прямой |
угол |
АВС |
|
(рис. |
4). Требуется разделить |
этот угол |
на три |
рав |
||
ные |
части. Для этой цели |
на отрезке |
BD сторо |
6 / 4 В И /I О Н
75
ны ВА построим равносторонний треугольник BED. Тогда угол СВЕ и будет составлять одну треть дан ного прямого угла. Остается только разделить попо лам угол EBD и задача будет решена.
3. Согласно условию задачи, площадь четырех угольника
о |
_ |
Ч+Jl |
cJrd |
° |
~ |
2 ' |
2 ’ |
где а, Ь и с, d — две пары |
противоположных сторон. |
Эта формула будет точной для прямоугольника. Дей ствительно, для прямоугольника
а = Ь; с — d\ S — ас.
о
£ Г И П Е Т
Вторым после Вавилона культурным центром глубокой древности был Египет (зани мал примерно ту же террито рию, что и современный Еги пет). В этой «стране пирамид» за много тысяч лет до нашей эры возводились гигантские сооружения в виде храмов и пирамид. Некоторые из этих памятников сохранились до настоящего времени. Различ ные строительные работы, раз витие земледелия, основанно го на искусственном ороше нии, рано вызвали потребность в математических познаниях и особенно в геометрии.
Математические правила, нужные для земледелия, аст рономии и строительных ра бот, древние египтяне записы вали на стенах храмов или на папирусах — лентообразных свитках из особого писчего материала растительного про исхождения.
В Британском музее хра нится так называемый папирус Райнда, расшифрованный про фессором А. Эйзенлором
Е Г И П Е Т
77
в 1877 г. Рукопись относится к периоду 2000— 1700 лет до н. э. В ней содержится 84 задачи, причем боль шинство из них арифметического характера.
Московский папирус относится к 1850 г. до н. э. Он был приобретен русским коллекционером Голени щевым в 1893 г., а в 1912 г . — перешел в собствен ность московского Музея изобразительных искусств. Этот редкий, весьма ценный памятник глубокой древ
ности |
был изучен советскими учеными — академиками |
В. А. |
Тураевым и В. В. Струве. |
В этом папирусе решается задача на вычисление объема усеченнойпирамиды с квадратными основа ниями.
Оказывается, как показала расшифровка папирусов, египтяне еще четыре тысячи лет назад решали ряд практических задач по арифметике, алгебре, геометрии, причем в арифметике пользовались не только целыми числами, но и дробями.
4. Решение задачи сводится к решению уравнения
откуда х = |
9. |
|
|
|
5. Здесь имеется пять членов геометрической про |
||||
грессии со |
знаменателем 7: 7, |
49, |
343, 4201, 16 807. |
|
Теперь подсчитаем |
сумму |
|
|
|
|
аъд— ai _ |
16 807 • 7 — |
7 _ |
7(16 807— 1) |
|
{ |
|
|
|
|
я— 1 |
7 — 1 |
|
6 |
|
7 • 16 806 = 7 • 2801 = |
19 607. |
||
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
78 |
6. |
По |
условию задачи |
|
|
|
|
|
Тогда |
|
82 • <Р • 4 |
|
|
|
|
|
|
|
64 • 4 |
3,16. |
||||
|
|
92 • d2 |
|
81 |
|
||
|
|
|
|
|
|||
7. |
По |
египетскому |
способу |
|
, где а — ос |
||
нование, |
b — боковая |
сторона |
|
равнобедренного треу |
|||
гольника. |
Обозначив |
высоту |
треугольника через h, |
||||
найдем |
|
|
|
|
|
|
Точное значение площади выразится формулой
=1-(£),=sil/'|-(s)'
откуда
I - / ' - { - k J = |
°-98- |
т. е. ошибка не больше 2%. 8. По египетскому способу
где а и Ь— соответственно нижнее и верхнее основа ния трапеции, с — боковая сторона. Обозначив высоту трапеции через h, получим
Е Г И П Е Т
79
л = С У 1 - ( т г ) ’ -
Точное значение площади выразится формулой
S, = S i j / 1 - ( * = - * ) ’•
откуда
1; = /
Теперь остается подставить данные числовые зна чения и произвести элементарный подсчет.
9. Египтяне решали эту задачу по формуле
Гус. пир = "з- (я2 + ob + b2),
где h — высота пирамиды, а и Ь— соответственно нижнее и верхнее основания.
10. Обозначив через х и у искомые длины сторон, сводим задачу к системе уравнений
х__ т
"У
xy = S.
Перемножив эти уравнения, получим
' - V T 7*-
80
Для второй стороны найдем
У = |
• S . |
11. В рукописи дробная часть ответа 172 до
дается в виде суммы дробей, числители которых рав ны 1, а именно:
_ L . _ L 4_ J _ . _ L
2 ~г 8 "f" 48 т 96 •
о
ГРЕЦИЯ
Первыми учителями древ них греков были египтяне. В VII в. до н. э. иностранным путешественникам был открыт свободный доступ в Египет. Этим широко пользовались ученые древней Греции, совер шавшие путешествия в «стра ну пирамид». Примерно с IV в. до н. э. древние греки стали на путь самостоятельных изы сканий по математике и дости гли в этом направлении значи тельных успехов, особенно по геометрии. В III в. до н. э. древнегреческая геометрия до стигла своего апогея в работах Евклида, написавшего тринад цать книг по геометрии, объе диненных общим названием «Начала».
В трудах Евклида логичес кая сторона геометрии была доведена до очень высокого уровня, который был прев зойден только на рубеже XIX и XX вв. в трудах немецкого математика Гильберта и его школы.
82
Древние греки интересовались не только вопроса ми элементарной геометрии (тогда этого термина не было), но и заложили прочные основы высшей геомет рии (работы Аполлония, Архимеда и др.)
Значительных успехов в теории чисел достигли Пи фагор и его ученики,
В области алгебры, в частности в решении неоп ределенных уравнений, много сделал Диофант, жив ший на рубеже II — III вв. н. э. в Александрии, почему его и называют иногда Диофантом Александ рийским. Он улучшил алгебраические методы путем введения первых буквенных алгебраических обозначе ний и символического изображения уравнений.
Самое значительное сочинение Диофанта — это его «Арифметика», которая дошла до нас в шести книгах (полагают, что их было 13). По содержанию «Ариф метики» Диофанта можно судить о состоянии алгебры
удревних греков.
12.Эта задача известна под названием «теоремы Пифагора» и вошла во все курсы элементарной геомет рии как одна из основных ее теорем. Почти во всех учебниках геометрии, предназначенных для школы, теорема Пифагора доказывается по Евклиду. Такое
доказательство, |
например, |
дается |
и |
в учебнике |
А. П. Киселева |
«Геометрия» |
(у Н. |
Н. |
Никитина, в |
его учебнике «Геометрия» для 6 — 8 классов, она дока зывается исходя из наглядных соображений). Хотя доказательство Евклида и относится, по меткому вы ражению Шопенгауэра, к типу «доказательства-мыше
Г Р £ ЦИЯ
83
ловки», в котором совершенно отсутствует наглядность и в сложных рассуждениях надо слепо следовать Евклиду, однако, по мнению проф. В. Литдмана, до казательство Евклида, если его рассматривать в рам ках геометрической системы, изложенной в «Началах»,
надо |
признать чрезвычайно простым. Дело в том, что |
|||||||
у Евклида наглядность |
не является самоцелью и не |
|||||||
стоит на первом плане. |
|
Простейшим |
доказательством |
|||||
для |
Евклида |
является |
то, |
в ко |
G |
|||
тором предыдущие |
теоремы при |
|
||||||
ходится |
применять |
наименьшее |
|
|||||
число раз. С |
этой |
точки |
зрения |
|
||||
доказательство теоремы |
|
Пифаго |
|
|||||
ра, данное Евклидом, действи |
|
|||||||
тельно является простым. Евклид |
|
|||||||
для доказательства из преды |
|
|||||||
дущего |
материала |
использовал |
|
|||||
один |
раз теорему о первом приз |
|
||||||
наке |
равенства треугольников и |
|
||||||
два |
раза — теорему о |
том, |
что |
|
||||
если |
параллелограмм и треуголь |
|
ник имеют одинаковые основания и высоту, то площадь параллелограмма равна удвоен ной площади треугольника.
Ниже воспроизводим доказательство теоремы Пи фагора (предложение 47), данное Евклидом в его «На чалах», причем, по свидетельству Прокла (410—485), это доказательство принадлежит самому Евклиду.
«Пусть АВС—прямоугольный треугольник, имеющий прямой угол ВАС; я утверждаю, что квадрат на ВС равен вместе взятым квадратам на ВА и АС (рис. 5).