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メトリクス要素と関係

三角形は内角の一つが直角であれば長方形であることが分かります。この章では、最小限のデータに基づいて直角三角形の線分と角度の測定値を計算できる幾何学的三角理論を開発します。 歴史 直角三角形の計量関係は、数学において最も古いものの 1 つです。有名なプリンプトン 322 など、紀元前 1800 頃のバビロニアの石板には、$a^2 = b^2 + c^2$ を満たす数字のスーツがリストされており、YBC 7289 の石板は、正方形の辺の対角線 1 である $\sqrt{2}$ の優れた近似値を示しています。しかし、 この定理の最初に知られている証明はギリシャ語です。それはユークリッドの原論第1巻の命題47として現れており(紀元前300頃)、 伝統はそれをピタゴラスの学派のものとしています。 ピタゴラスとは誰だったのか ピタゴラス (紀元前 570 ~ 495 頃) はサモス島で生まれ、その伝統がエジプトとバビロンにつながる旅を経て、イタリア南部のクロトーナに、学校であり、宗派であり、政党でもあった共同体を設立しました。ピタゴラス派は魂の輪廻を信じ、菜食主義者で、そら豆を食べることを避け、発見を秘密にしていました。そのため、師が何をしたのか、弟子が何をしたのかを知ることは不可能です。この学校のモットーは「すべては数字である」でした。彼らは、心地よい音符が弦の長さの単純な比率 $2:1$、$3:2$、および $4:3$ に対応していることを発見しました。伝説によると、ピタゴラスはこの定理を実証する際、100頭の牛を神に犠牲として捧げたそうですが、これは菜食主義とは相容れません。皮肉なことに、この定理自体が正方形の対角線が整数の比ではないという発見につながり、「すべては数値である」という考えが台無しになりました。 サモス島のピタゴラス (紀元前 570 ~ 495 頃)、後の芸術的表現。作者不明 · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン 原論の命題I.47の図。 $A$ から斜辺に垂直に降りる破線は、赤い正方形を 2 つの長方形に分割します。ユークリッドは、それぞれが小さい正方形の 1 つの面積を持つことを証明し、したがって $a^2 = b^2 + c^2$ になります。 このインタラクティブな図形を表示するには、JavaScriptを有効にしてください。

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π/n の正弦と注目すべき円弧

$n \in \mathbb{N}$と$n \ge 3$を持つ実数$x = \dfrac{\pi}{n}$の円関数が、$n$ の辺が周期に内接する正多角形の辺である$\ell_n$ から計算できることを検証します。 歴史 アルマゲストの本 I で、プトレマイオスは、まさに次のようにコード表を作成しました。彼は内接正多角形 (三角形、正方形、五角形、六角形、十角形) の辺から開始し、ユークリッド幾何学が計算方法を知っていて、円弧の和、差、半分の公式を通じて他の円弧を取得しました。これについては後で説明します。第Ⅵ章で。半径 $R$ の円の円弧 $2\alpha$ の弦は $2R\operatorname{sen}\alpha$ です。この章の定理はこの考え方の現代語訳です。 プトレマイオスとは誰だったのか クラウディウス プトレマイオス (100 ~ 170 頃) については、作品以外にはほとんど何も知られていません。彼はローマ時代のエジプトのアレクサンドリアに住んでおり、彼が記録した観察は 127 から 141 に及びます。天文学に関する彼の偉大な論文は数学的構成と呼ばれていました。彼を賞賛したアラブの天文学者たちは彼を「最も偉大な」アルマジスティと呼び、 そこからアルマゲストが生まれました。その中でプトレマイオスは、中心に地球があり、惑星が円を​​重ねる宇宙を説明しています。このモデルには欠陥がありましたが、空の位置を予測するのに非常に正確だったので、コペルニクスとケプラーが登場するまでほぼ 1400 年間使用されました。プトレマイオスはまた、 数千の場所の座標を記した地理と、 光の屈折を研究した光学を書きました。 クラウディウス プトレマイオス (c. 100 – 170)、後の芸術的表現、天球儀を持つ。Justus van Gent または Pedro Berruguete · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン 円弧 $2\alpha$ の弦 $AB$ は半径 $OM$ で二等分されます。各半分の寸法は $R\operatorname{sen}\alpha$、次に $\text{crd}\,2\alpha = 2R\operatorname{sen}\alpha$ です。プトレマイオスのボードはロープを提供しました。インディアン、半分ロープ。 このインタラクティブな図形を表示するには、JavaScriptを有効にしてください。

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基本的な関係

このトピックのすべての関係は、ピタゴラスの定理と三角形の相似度という 2 つの平面幾何学ツールに基づいています。下の図は、使用する 3 つの三角形を示しています。 $P$をドラッグして関係を選択します。パネルはそれぞれの等しい値を数値的にチェックします。 このインタラクティブな図形を表示するには、JavaScriptを有効にしてください。 歴史 アルマゲストでは、プトレマイオスは既に $\operatorname{sen}^2 x + \cos^2 x = 1$ に相当するものを使用しています。弓の弦を知っていれば、半円に内接する三角形のピタゴラスの定理を通じて追加の弓の弦を取得します。タンジェントとセカントとの関係はアブ・アル・ ワファ (10世紀) とナシル・アル・ディン・ アル・トゥシ (13世紀) の著作に現れており、 彼の四角形に関する論文により三角法は天文学から独立した学問となりました。 ナシル・アッディン・アル・トゥシとは誰だったのか ナシル・アル・ディン・アル・トゥシ 彼(1201 ~ 1274 年)は、現在のイラン北東部のトゥスで生まれ、この地域で最も暴力的な時代の 1 つであるモンゴルの侵略に生きました。約25年間、彼はアラムートなどの山岳要塞でイスマーイール支配者のために働いたが、正確には彼自身の自由意志によるものではないと言う人もいる。モンゴル人のとき、 フラグチンギス・ハーンの孫であるアル・トゥシは 1256 年にこれらの要塞を占領し、アル・トゥシは彼に仕え、バグダッドの征服に同行しました。フレグに多額の資金を提供するよう説得した マラガの天文台 (1259年)、巨大な図書館と中国からも天文学者が来ました。そこで彼は、直線運動を生み出す 2 つの円が互いの中で回転する「アル・トゥシ ペア」を作成しました。この特徴は、3 世紀後にコペルニクスの作品に再び現れました。 ナシル・アル・ディン・アル・トゥシ (1201 – 1274)、後の芸術的表現。作者不明 · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン ◀ 前へ 旅をたどる 次へ ▶ 1201 TusNasce em Tus, no Coração. O pai, jurista, o incentiva a estudar todas as ciências. c. 1220 NishapurEstuda filosofia, medicina e matemática numa das grandes cidades de saber do Irã, pouco antes da chegada dos mongóis. c. 1230–1256 AlamutVive nas fortalezas ismaelitas das montanhas, como Alamut, onde escreve boa parte da obra. 1258 BagdáAcompanha Hulagu, neto de Gengis Khan, na conquista de Bagdá. 1259–1274 MaraghaDirige o grande observatório financiado por Hulagu, com biblioteca e astrônomos vindos de longe. Ali escreve o Tratado sobre o quadrilátero. 1274 BagdáMorre em Bagdá. 地図を見るには JavaScript を有効にしてください。各地点は下の一覧にあります。 Os lugares de Nasir al-Din al-Tusi, entre as fortalezas ismaelitas e o observatório de Maragha. Clique numa etapa ou use Percorrer a viagem. 地図:© OpenStreetMap 協力者

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ピタゴラスの定理の応用

正方形の対角線、正三角形 の高さ、および 30°、45°、60° の三角比はすべて同じ定理から得られます。 発見者 正方形の対角線はすでに次のように計算されています。 バビロニア人: タブレット YBC 7289 (紀元前 1800 ~ 1600 年頃) $\sqrt{2}$ 小数点以下 6 桁が正しい。直角三角形の辺間の比率は、天文学的な表として始まりました。 ニカイアのヒッパルコス (紀元前 2 世紀) 文字列テーブルをセットアップした、インディアン アリヤバータ (499) ハーフロープを使い始めた — 私たちの 正弦 —そしてイスラムの天文学者は次のように述べています アブ・アル・ワファ (10 世紀) 組織化されたシャドウ テーブル、私たちの 接線。辺のあるすべてのピタゴラス三角形を生成する公式 $x^2 - y^2$, $2xy$ そして $x^2 + y^2$、本の標語に登場します 要素 の ユークリッド. ニカイアのヒッパルコス、後の芸術的表現。ウィリアム・ヘンリー・スミス · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン アリヤバータ、後の芸術表現。Cpjha13 · ウィキメディア コモンズ · CC BY-SA 4.0 アブ・アル・ワファ、後の芸術表現。作者不明 · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン ユークリッド、ルネサンスの表現は伝統的にユークリッドまたはアルキメデスと関連付けられていました。ラファエル・サンツィオ · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン 歴史 エジプト人はすでに三角比を使用してピラミッドを建設しました。リンドのパピルス (紀元前 1650 年頃) は、高さ 1 キュビトごとに顔が水平方向に何手のひら分進むかというセク、つまり顔の傾き、コタンジェントを計算しています。

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メトリックの関係

斜辺の二乗は脚の二乗の和です。しかし、これは直角三角形の中で高さによって明らかになるいくつかの関係のうちの 1 つにすぎません。 発見者 直角三角形の辺間の関係は、直角三角形よりもはるかに古いものです。 サモス島のピタゴラス (紀元前6世紀)。取締役会 バビロン 紀元前 1800 年頃からは、3、4、5 などの用語を使用し、正方形の対角線を計算します。あなた スルバ・スートラ からの インド (紀元前 800 ~ 500 年頃)祭壇を築くための規則が述べられています。そして中国語のテキスト 周美蘇京 視覚的な証拠を提供します。ギリシャの伝統ではこの定理はピタゴラスと関連付けられていましたが、ピタゴラスがそれを実証したという文書による証拠はありません。私たちに伝わる最も古いデモは、 要素 の ユークリッド (紀元前 300 年頃): 命題 I.47 定理を面積によって証明し、 I.48 を証明する 相互。ピッチとの関係 — 各脚とピッチとして 比例平均 — 提案の中にあります VI.8 そしてその結果。 サモス島のピタゴラス、後の芸術的表現。作者不明 · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン ユークリッド、ルネサンスの表現は伝統的にユークリッドまたはアルキメデスと関連付けられていました。ラファエル・サンツィオ · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン 歴史 この章の証明は、第 VI 巻のユークリッドの証明です。高さは三角形を元の三角形と同様の 2 つの三角形に分割し、比率は計量関係を示します。それらを 2 つ足すとピタゴラスの定理が得られます。数学における記述は、これほど多くの方法で証明されているものはほとんどありません。アメリカの教授エリシャ ルーミスは、1940 版の本のピタゴラス命題の中で、370 のさまざまな実証をまとめました。その中には、将来のアメリカ合衆国大統領ジェームズ ガーフィールドによるものもあります。 1876、空中ブランコで作りました。

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ピタゴラスの定理

ピタゴラスの定理は数学で最もよく知られている基本的な命題の 1 つであり、直角三角形の辺間にエレガントな関係を確立します。この定理の歴史は、その数学的応用と同じくらい興味深いものであり、文化や時代を超え、数学的知識がどのように蓄積され、世代を超えて共有されてきたかを明らかにしています。 伝統的に紀元前 570 年から紀元前 495 年の間に生きたギリシャの哲学者で数学者のピタゴラスによるものとされているこの定理は、直角三角形では、斜辺 (直角の反対側の辺) の 2 乗が脚として知られる他の 2 つの辺の 2 乗の合計に等しいと述べています。 ただし、ピタゴラスの定理の歴史は複雑で微妙です。この定理はピタゴラスの数千年前にバビロン、インド、エジプトの数学者によってすでに知られ、使用されていたという証拠があります。これらの古代文明は、定理が古代ギリシャで正式に確立されるずっと前から、測量や建築などの実用的な目的にこの定理を適用していました。 次に、ピタゴラスは、彼の名前を冠した定理の最初の正式な実証を行ったとされることが多いですが、彼の証明を直接文書で記録したものはありません。彼によって設立されたピタゴラス学派は、一連の数学的および哲学的発見に貢献しており、定理の証明はこの思想家コミュニティによる共同の努力であった可能性があります。 アレクサンドリアのユークリッドにちなんで名付けられたユークリッド幾何学は、私たちにとって直感的に馴染みのある幾何学空間の探求です。線や平面など、あらゆる方向に無限に広がる次元体系で研究される平坦な立体図形を扱います。このシステム内で、ピタゴラスの定理は、問題を解決し、距離と面積に関連する概念を証明するための重要なツールとして機能します。 ピタゴラスの定理の応用は純粋数学の限界を超えています。物理学、工学、建築、さらには芸術など、さまざまな分野で使用されています。たとえば、ナビゲーションでは、2 点間の最短ルートを計算するのに役立ちます。一方、建設では、作業員が角が直角であることを確認して構造の精度を確保することができます。 ピタゴラスの定理の証明は数多くありますが、その中には純粋に視覚的な証明もあれば、代数的手法を使用する証明もあります。最もよく知られている実証の 1 つは、正方形内に 4 つの同一の三角形を配置し、小さい方の正方形 (脚) の面積の合計が大きい方の正方形 (斜辺) の面積に等しいことを明らかにするものです。 ユークリッド距離はピタゴラスの定理から派生した概念であり、任意の次元の空間内の 2 点間の最短距離を計算するために使用されます。この原則は、測定精度が重要なデータ分析やコンピューター グラフィックスにおいて基本です。 ピタゴラスの定理 この本の序文では、正方形の辺の概念から始めました。私たちのradix quadratum。 この図から、正方形の面積があることがわかります。これは、現在の数学では $\times$ 辺に相当します。 例 1: $$\text{Area 1} = 3\times 3 = 9$$ $$\text{Area 2} = 4\times 4 = 16$$ $$\text{Area 3} = 5\times 5 = 25$$ $$\text{Area 1} + \text{Area 1} = \text{Area 3}$$ 例 2: $$\text{Area 1} = 6\times 6 = 36$$ $$\text{Area 2} = 8\times 8 = 64$$ $$\text{Area 3} = 10\times 10 = 100$$ $$\text{Area 1} + \text{Area 1} = \text{Area 3}$$