keskiviikko 14. marraskuuta 2012

Ympyrän neliöinti

Hieman asiaa vanhasta kreikkalaisten päänvaivasta, ympyrän neliöimisestä. Tavoitteena oli siis piirtää geometrisesti neliö, jolla on sama pinta-ala kuin ympyrällä. Tämä tuntuu mahdolliselta esimerkiksi seuraavan ns. Hippokrateen puolikuiden tarkastelun jälkeen.

Lähtökohtana on suorakulmainen kolmio ABC. Kolmion ympäri piirretään hypotenuusan keskipiste keskipisteenä ympyrä ja tämän lisäksi kateetit halkaisijana puoliympyrät AHC ja CJB. Tällöin muodostuvat kuunsirppimäiset varjostetut alueet. Nyt voidaan osoittaa, että noiden kuunsirppien yhteenlaskettu pinta-ala on täsmälleen sama kuin alkuperäisen kolmion pinta-ala.

Merkitään kateettien pituuksia a:lla ja b:llä sekä hypotenuusan pituutta c:llä. Tällöin varjostettujen alojen summa saadaan vähentämällä kateeteilla olevista puoliympyröistä kateettien ja "kuunsirppien" väliin jäävät alueet, joiden suuruus saadaan kun kolmion ympäri piirretyn ympyrän ylemmästä puolikkaasta vähennetään kolmion ala. Siis

missä viimeinen yhtäsuuruus seuraa siitä, että koska kolmio oli suorakulmainen, Pythagoraan lauseen mukaan jolloin edellisen lausekkeen suluissa oleva kerroin on nolla ja termi supistuu pois.

Näin tuli osoitetuksi, että noiden kaarevien kuunsirppien yhteenlaskettu pinta-ala on täsmälleen suorakulmaisen kolmion pinta-ala. Tämä varmaan on herättänyt toivoa siitä että joku voisi keksiä jonkin vastaavantyyppisen konstruktion, jossa ympyrän pinta-ala voitaisiin osoittaa yhtä suureksi kuin piirretyn neliön pinta-ala.

Matemaatikot yrittivät ratkaista tätä haastavaa ongelmaa yli kahden tuhannen vuoden ajan kunnes Ferdinand von Lindemann vuonna 1882 osoitti tehtävän mahdottomaksi toteuttaa niinsanotusti geometrisesti piirtämällä (= vain harppia ja mitatonta viivoitinta käyttäen). (Kuva Wikimedia Commons)

Toinen saman tyyppinnen ratkaisemattomaksi osoittautunut kreikkalaisten piirtämisongelma oli kulman jakaminen kolmeen yhtäsuureen osaan.

keskiviikko 7. marraskuuta 2012

Uutta kokeilemassa

Blogin lukijoille tiedoksi, että kokeilen tällä hetkellä toistakin alustaa blogin kirjoittamisessa. Tähän olen ryhtynyt siksi, että tuon toisen alustan työkaluja käytän jatkossa varmaan muihinkin tarkoituksiin ja tätä kautta voin harjoitella.

Uuden blogin löydät osoitteesta miekka2.wordpress.com

tiistai 6. marraskuuta 2012

Ahmas

Viime viikolla kyselin, miten nimi Ahmas liittyy matematiikan historiaan. Nytpä selvitystä.

Aloin viimein selailla jo aiemmin mainostamaani matematiikan historian virstanpylväitä esittelevää kirjaa The Math Book. Opin sieltä uuden asian: matematiikan historiassa ensimmäinen nimeltä tunnettu henkilö on Ahmas. Hän kirjoitti ns. Rhindin papyruksen n. 1650 e.a.a. Siis jo tuhat vuotta ennen Pythagorasta!

Papyrus kuvastelee Egyptin matematiikan tasoa tuona aikana. Se sisältää tehtäviä mm. murtoluvuista, aritmetiikasta, algebrasta ja geometriasta.

Papyruksen osti scotti Alexander Henry Rhind 1858 torilta Luxorissa ja vuodesta 1864 lähtien sitä on säilytetty British Museumissa.

Foto By Paul James Cowie (Pjamescowie) [Public domain], via Wikimedia Commons

torstai 1. marraskuuta 2012

Viikon kysymys

Miten nimi Ahmes liittyy matematiikan historiaan?