ارشمیدس و روش اِفناء

ارشمیدس (212-287 پیش از میلاد)، دانا به همه ی دانش های زمان خود، برای محاسبه ی مساحت ها و حجم های روشی را به کار برد که از بعضی جهت ها همانندی زیادی با حسابان کنونی دارد و در واقع پیشینه ی حساب انتگرال
سه‌شنبه، 26 شهريور 1392
تخمین زمان مطالعه:
موارد بیشتر برای شما
ارشمیدس و روش اِفناء
 ارشمیدس و روش اِفناء

نویسنده: ملچر فوبز
مترجم: عبدالحسین مصحفی



 
ارشمیدس (212-287 پیش از میلاد)، دانا به همه ی دانش های زمان خود، برای محاسبه ی مساحت ها و حجم های روشی را به کار برد که از بعضی جهت ها همانندی زیادی با حسابان کنونی دارد و در واقع پیشینه ی حساب انتگرال به شمار می آید. او در نامه ای به اراتستن «قانون اهرم» را برای دستیابی به قاعده ای جهت محاسبه ی حجم ها و مساحت ها شرح می دهد، اما آن گاه که می خواهد دلیل بباورد «روش افناء» را به کار می برد تا اثباتی را بیان کند که هماهنگ با شیوه های استدلال منطقی آن زمان دقیق و بدون ایراد باشد. خواننده می داند که یونانی ها در روبه رویی با مسئله ی محاسبه ی مساحت دایره به این قضیه دست یافتند که مساحت دایره حد مساحت های چند ضلعی های محیط و محاطی آن است هرگاه تعداد ضلع های آن ها به تصاعد هندسی زیاد و زیادتر شود. اثبات این قضیه با روش افناء میسر شد.
ارشمیدس روش افناء را برای مسئله هاو قضیه هایی دیگر مربوط به مساحت ها و حجم ها به کار برد، از جمله برای اثبات این حکم که مساحت یک قطعه از سهمی چهار سوم مساحت مثلث محاط در آن است
ارشمیدس و روش اِفناء
ارشمیدس و روش اِفناء . شکل [12]-1 یک سهمی با رأس A، کانون F و وتر ارشمیدس و روش اِفناء را نشان می دهد. این وتر در نقطه ی B بر محور سهمی عمود است. بنابر تعریف، سهمی مجموعه ی نقطه های P است به گونه ای کهارشمیدس و روش اِفناء و به زبان امروزی و نسبت به محور عرض های AB اگر P(x,y)، آن گاهارشمیدس و روش اِفناء . ارشمیدس ثابت کرد مساحت این قطعه از سهمی [=ناحیه ای از صفحه که به منحنیارشمیدس و روش اِفناء چهار سوم مساحت مثلث مثلثارشمیدس و روش اِفناء است و بنابر تقارن شکل، مساحت ناحیه ی بین کمان AC و دو پاره خط AB و BC چهار سوم ارشمیدس و روش اِفناء (1) است. ارشمیدس از M وسط BC و ازارشمیدس و روش اِفناء وسط های MC و MB خط هایی موازی با AB رسم کرد که با کمان AC از سهمی به ترتیب در
ارشمیدس و روش اِفناء برخورد کردند. آن گاه مساحت مثلث ACD را از مساحت قطعه ی سهمی کم کرد و آن را به مساحت مثلث ABC افزود و ثابت کرد
ارشمیدس و روش اِفناء ارشمیدس و روش اِفناء برابر با یک چهارمارشمیدس و روش اِفناء است و برابر است با یک شانزدهمارشمیدس و روش اِفناء . ارشمیدس فرض کرد اگر این فرایند بی نهایت بار تکرار شود نتیجه خواهد شد که مساحت قطعه سهمیارشمیدس و روش اِفناء به تقریب برابر است با:
ارشمیدس و روش اِفناء [اما بنابر فرمول مجموع جمله های تصاعد هندسی نزولی نامتناهی،
ارشمیدس و روش اِفناء و بنابراین مجموعه جمله های رابطه ی (1) به تقریب برابر است با چهار سوم مساحتارشمیدس و روش اِفناء برای اثبات این که
ارشمیدس و روش اِفناء برابر با یک چهارمارشمیدس و روش اِفناء است، با توجه به خط هایی که روی شکل رسم شده اند و بنابر تعریف سهمی و معادله ی آن، ارشمیدس و روش اِفناء و نتیجه می شود
ارشمیدس و روش اِفناء اما از تشابه دو مثلث CEM و CAB به دست می آید
ارشمیدس و روش اِفناء
دو مثلث ADE و AEM در ارتفاع AH مشترکند و قاعده های DE و EM از آن ها به ترتیب برابر یک چهارم AB و برابر با نصف AB است.
بنابراین ارشمیدس و روش اِفناء و در نتیجه دو مثلث ACM و AMB در قاعده های MC و BM و در ارتفاع AB با هم برابرند و نتیجه می شودارشمیدس و روش اِفناء است.
برای خواننده ی علاقه مند، آموزنده و شاید کمی دشوار باشد با همین روش که به کار رفت روی خط های رسم شده در شکل، مرحله ی دوم اثبات حکم را انجام دهد و ثابت کند.
ارشمیدس و روش اِفناء یادآوری این نکته هم جالب توجه خواهد بود که ارشمیدس با به کارگیری مستطیل های محاطی و محیطی راه حل دومی را نیز برای حل این مسئله به کار برده است. ساختار اصلی این راه حل تا اندازه ای همان ساختار روشی است که امروزه به کار می رود و مجموع های ریمان (2)، یا انتگرال ریمان (3) نام دارد و عموماً به صورت معین و با داشتن کران بالا و کران پایین به کار می رود. در مسئله ی بالا هم می توان تنها با یک عمل انتگرال گیری به نتیجه ی خواسته شده دست یافت.

پی نوشت ها :

1- نماد مساحت مثلث را می رساند؛ برابری مساحت های دو مثلث ABM و AMC را نشان می دهد.
2- Riemann sums.
3- Riemann integral.

منبع: بنجامین بویر، کارل، (1384)، تاریخ حسابان، عبدالحسین مصحفی، تهران، شرکت انتشارات علمی و فرهنگی، چاپ نخست..

 

 



ارسال نظر
با تشکر، نظر شما پس از بررسی و تایید در سایت قرار خواهد گرفت.
متاسفانه در برقراری ارتباط خطایی رخ داده. لطفاً دوباره تلاش کنید.