تبليغاتX

JavaScript Codes ریاضی زیباست = زندگی زیباست

سه شنبه 21 اسفند1386

نامساوي هندسي

چند نامساوي هندسي 


سطح متوسطه- هندسه و مثلثات

انگيزه‌ي نوشتن اين مقاله، اهميّتي است كه نامساوي‌ها در تمام شاخه‌هاي رياضيات دارند تا جايي كه گاهي از تساوي‌ها نيز مهم‌ترند. چون احكام نامساوي‌هاي هندسي را به آساني مي‌توان فهميد از اين رو جذابيّت خاصّي دارند در عين حال مقدّمه‌اي بسيار خوب براي آشنايي با رياضيات جديد و انديشه‌ي خلّاق رياضي هستند. در اين جا شما را با چند نامساوي مهم هندسي و روش به دست آوردن آن‌ها آشنا مي‌كنيم.


1- نامساوي ميانگين‌هاي حسابي- هندسي:
تعريف: براي اعداد حقيقي  ؛ ميانگين حسابي را به صورت زير تعريف مي‌كنيم:

 

تعريف: براي اعداد حقيقي نامنفي  ؛ ميانگين هندسي را به صورت زير تعريف مي‌كنيم:

 

حكم: براي اعداد حقيقي نامنفي  ؛ ميانگين هندسي از ميانگين حسابي؛ نابيش‌تر است يعني: .

 


پيش از پرداختن به اثبات اين حكم، ابتدا لم زير را مي آوريم :
لم: اگر x عدد حقيقي نامنفي دلخواهي باشد آن‌گاه: .
اين لم به كمك قضيه ي مقدار ميانگين اثبات مي شود و در كتب استاندارد حساب ديفرانسيل و انتگرال آمده است .

اثبات حكم: براي  ، با جايگذاري  در نامساوي لم خواهيم داشت:.و لذا:

 


2- نامساوي اردوش- موردل:
حكم:اگر P نقطه‌ي دلخواهي درون مثلث  به ترتيب، فاصله‌ي P از اضلاع c,b,a باشند آن‌گاه:.
و تساوي برقرار است اگر و تنها اگر مثلّث ABC متساوي‌الاضلاع  بوده و P مركز ثقل آن باشد.
اثبات:

 

 


از طرفي چون چهارضلعي CDPE محاطي است پس طبق قضيه‌ي بطلميوس داريم:

با استفاده از (**) داريم :

 


اكنون با استفاده از رابطه‌هاي (*) و (***) خواهيم داشت:.
به روش مشابه مي‌توان نشان داد كه:.
بنابراين:

 


لم: براي 0 و تساوي وقتي و فقط وقتي رخ مي‌دهد كه 1=x.
اثبات لم به عنوان تمرين به خواننده واگذار مي‌شود.
پس با استفاده از لم و رابطه‌ي (1) خواهيم داشت:.

و تساوي وقتي و فقط وقتي رخ مي‌دهد كه مثلّث ABC متساوي‌الاضلاع بوده و P مركز ثقل آن باشد.

نكته:نامساوي اردوش-موردل در حالتي كه P روي مرز مثلّث ABC باشد نيز برقرار است.


3- نامساوي اويلر:
حكم: اگر R شعاع دايره محيطي و r شعاع دايره محاطي مثلّث ABC باشند، آن‌گاه: .
لم: اگر d فاصله‌ي مركز دايره‌ي محيطي و مركز دايره‌ي محاطي مثلّث ABC باشد آن‌گاه:.

براي ديدن اثباتي از اين لم مي‌توانيد به كتاب " بازآموزي و بازشناخت هندسه" ترجمه‌ي عبدالحسين مصحفي مراجعه نمائيد.
به وضوح، حكم با توجه به لم فوق نتيجه مي‌شود.


4- نامساوي Hadwiger-Finsler:
حكم: اگر a,b,c اضلاع مثلّث ABC و A مساحت آن باشند، آن‌گاه:

پيش از پرداختن به اثبات حكم، مفهوم تابع محدّب را معرّفي مي‌كنيم:
تعريف: تابع  را محدّب گوئيم (I يك بازه است) هرگاه به ازاي هر x,y در I و هر  داشته باشيم:  .

لم: اگر f تابعي محدّب و  نقاط دلخواهي در دامنه‌ي f و اعداد دلخواه ,()طوري باشند كه  آن‌گاه: 

 

اثبات لم با استقراء بر n .(جزئيات به عهده‌ي خواننده).
اثبات حكم:  كه در آن  زاويه‌ي بين ضلع‌هاي b,cاست. چون  پس :


به روش مشابه مي‌توان نشان داد كه و كه در آن  به ترتيب زواياي بين ضلع‌هاي "a,b" , "a,c "هستند. بنابراين:

 

چون  و  در  محدّب است. [چرا؟]
پس طبق لم اخير خواهيم داشت:

 


با استفاده از (*) و (**) خواهيم داشت:

 


و به اين ترتيب حكم ثابت مي‌شود.


5- نامساوي Weizenbock:
حكم: اگر a,b,c اضلاع مثلّث ABC و A مساحت آن باشند، آن‌گاه:

اثبات: كافي است در نامساوي 4 از اين واقعيت كه: است، استفاده كنيم.

نوشته شده توسط ( نبی اله ابراهيمي) در 3:29 بعد از ظهر |  لینک ثابت   • 

سه شنبه 21 اسفند1386

رسم مقاطع مخروطي

رسم مقاطع مخروطي با تا كردن كاغذ

سطح متوسطه- هندسه و مثلثات

آيا تا به حال به اين مطلب فكر كرده‌ايد كه فقط با چندين بار تا كردن يك كاغذ، مي‌توان مقاطع مخروطي را رسم كرد؟

 

  

قرارداد:در اين مقاله،تا كردن كاغذ در امتداد يك خط راست انجام مي شود.

كاغذي برداريد و يك لبه ي آن را l بناميد ، نقطه اي روي كاغذ در نظر گرفته و آن را S بناميد. كاغذ را چنان تا كنيد كه لبه ي l از S بگذرد.نقطه‌اي روي لبه ي l كه Sبر آن منطبق مي شود را P بناميد.در واقع،خط تاي كاغذ،عمود منصف SP است. حال به تا زدن ها ادامه مي‌دهيم. دوباره كاغذ را طوري تا ‌كنيد كه لبه ي l در نقطه‌اي به غير از P، ازS بگذرد. اين كار را براي چندين نقطه ي متمايز از لبه ي lانجام دهيد. حال كاغذ را باز كنيد. خواهيد ديد كه خط‌ هاي تا بر منحني جالبي مماس هستند. بر يك سهمي.در واقع با چندين بار تا زدن كاغذ توانستيم خط ‌هاي مماس بر يك سهمي را به دست آوريم. هم اكنون مي‌توانيم سهمي را با دقت خوبي رسم كنيم(شكل زير):

 

نقطه ي S كانون سهمي ، l خط هادي و خط m از راس سهمي مي گذرد و از S و l به يك فاصله است.
كار را براي رسم يك مقطع مخروطي ديگر آغاز مي‌كنيم. اين بار دايره ي c (به مركز O)را در نظر گرفته و نقطه ي S (نقطه اي غير از O)را درون آن در نظر بگيريد.سپس كاغذ را طوري تا كنيد كه نقطه‌ي P از دايره ي c بر S منطبق شود. براي چندين نقطه ي متمايز روي دايره اين كار را تكرار كنيد. خواهيد ديد كه تاهاي كاغذ،مماس هايي بر يك بيضي به وجود مي‌آورند كه نقطه ي S يكي از دو كانون آن است.(كانون ديگر كجاست؟)حال با استفاده از اين مماس ها با دقت خوبي مي‌توانيد بيضي را رسم كنيد.

 

بالاخره مي‌‌خواهيم شيوه ي رسم يكي ديگر از مقاطع مخروطي را به وسيله ي تا زدن كاغذ براي شما توضيح دهيم. اين بار يك دايره(به مركز C) و نقطه ي F را بيرون آن در نظر بگيريد.سپس كاغذ را طوري تا كنيد كه نقطه ا‌ي از دايره بر F منطبق شود. براي چندين نقطه ي متمايز روي دايره اين كار را تكرار كنيد. خواهيد ديد كه تاهاي كاغذ،مماس هايي بر يك هذلولي به وجود مي‌آورند كه نقطه ي F يكي از دو كانون آن است.(كانون ديگر كجاست؟).براي تعيين مجانب هاي هذلولي،كافي است دو مماسي كه از F بر دايره رسم مي شوند را در نظر گرفته،اگر M,N نقاط تماس باشند،عمود منصف هاي MF,NF(با قرار دادن نقاط M,N بر F و تا كردن كاغذ به دست مي آيند.)،مجانب هاي هذلولي هستند. 

مشاهده مي‌كنيد كه با چندين بار تا كردن كاغذ توانستيم مماس هاي بر مقاطع مخروطي را يافته و با داشتن اين مماس ها،مقاطع را با دقت خوبي رسم كنيم.



نوشته شده توسط ( نبی اله ابراهيمي) در 3:14 بعد از ظهر |  لینک ثابت   • 

دوشنبه 20 اسفند1386

استقرا در رياضيات

 

اشاره

آن‌چه كه با عنوان «چكيده» مشاهده مي‌كنيد صرفاً مخصوص معلمان، مربيان، كارشناسان محترم آموزشي و ساير علاقه‌مندان است.

 
چكيده
 اهداف آموزشي
اهداف آموزشي در حوزه‌ي شناختي – دانش
    - «دانش امور جزوي» > «دانش اصطلاح‌ها»
    - «دانش راه‌ها و وسايل برخورد با امور جزوي» > «دانش روش‌ها و روش‌شناسي»
    - «دانش امور كلي و مسائل انتزاعي يك رشته» > «دانش اصل‌ها و تعميم‌ها»
 اهداف آموزشي در حوزه‌ي شناختي - توانايي‌ها و مهارت‌هاي ذهني
    - «فهميدن» < «كاربستن»
    - « فهميدن» < «تركيب» < «توليد يك نقشه يا مجموعه‌ اقدام‌هاي پيشنهادي»
    - « فهميدن» < «تركيب» < «استنتاج مجموعه‌اي از روابط انتزاعي»
 نتايج مورد نظر 
    - آشنايي با استقرا
    - حل مسائل استقرايي
 محتواي آموزشي
    - استقرا


توضيح
هدف ما از اين زنگ تفريح افزايش آگاهي مخاطبين در حوزه‌ي شناختي است. بدين‌منظور ابتدا تعريفي از يكي از روش‌هاي استدلال در رياضي با عنوان «استقرا» ارائه مي كنيم.

سپس از دانشمنداني نام مي‌بريم كه اثبات و استفاده از «استقرا» به آنان نسبت داده مي‌شود. در قسمت پاياني، مثال‌هايي از كاربرد «استقراي رياضي» بيان خواهيم كرد.


مقدمه
«استقراي رياضي» روشي براي استدلال رياضي است كه به‌خصوص در مواردي به‌كار مي‌رود كه يك عبارت مفروض براي تمام «اعداد طبيعي» صدق مي‌كند. اين روش مي‌تواند براي اثبات جمله‌‌هايي در ساختارهاي عمومي كاملاً منطقي به‌كار رود.

چنين تعميم‌هايي - كه اصطلاحاً «استقراي ساختاريافته» (Structural Induction) ناميده مي‌شود - در «منطق رياضي» (Mathematical Logic) و علوم كامپيوتر استفاده مي‌شود.

به‌علاوه مفهوم «استقراي رياضي» از لحاظ منطقي معادل مفهوم «خوش‌ترتيبي» (Well Ordering) است.

نسبت به «استقراي رياضي» نبايد اين‌گونه تعبير نامناسبي انجام شود كه مثلاً: داراي استحكام لازم نبوده و با رياضي تطبيق ندارد. در واقع «استقرا»‌ در رياضي، شكلي از «استدلال قياسي» (Deductive Reasoning) بوده و به‌شدت مستحكم است.



«اقليدس از اسكندريه»
(Euclid of Alexandria)
 

«بهاسكارا»
(Bhaskara)



گفته مي‌شود اولين كاربرد «استقراي رياضي» به دو دانشمند به‌نام‌هاي ذيل برمي‌گردد:

- «اقليدس» (Euclid)
«اقليدس از اسكندريه» (Euclid of Alexandria) اثبات كرد تعداد اعداد اول نامحدود است.

- «بهاسكارا» (Bhaskara)
«بهاسكارا» (Bhaskara) در «روش چرخشي» (Cyclic Method) از «استقرا» استفاده كرد.

اولين اثبات «استقراي رياضي» نيز در بعضي از منابع به «ابوبكر ابن الحسين» معروف به «الكرجي» حدود 1000 سال بعد از ميلاد نسبت داده شده است؛ زماني كه از «استقرا» براي اثبات «قضيه‌ي چند جمله‌اي‌ها»، «مثلث پاسكال» و «مكعب‌هاي اعداد صحيح» استفاده كرد. اين دانشمند در اثباتش از دو جزو از يك اثبات استقرايي يعني: «صحت جمله براي » و «نتيجه‌گيري درستي  از » استفاده كرد.

پس از آن، دانشمند شهير ايراني «ابن هيثم» (الهازن) از روش استقرايي و تعميم براي اثبات موارد ذيل به‌عنوان نتيجه‌‌ي مهم از «حساب انتگرال» (Integral Calculus) استفاده كرد:
- جمع توان‌هاي چهارم اعداد صحيح
- جمع همه‌ي توان‌هاي اعداد صحيح.

اگرچه وي تنها آن را براي اعداد صحيح به‌خصوصي ثابت كرد اما در اثباتش در مورد آن اعداد صحيح، از «استقرا» و تعميم‌پذيري استفاده كرد.

رياضيدان قرن دوازدهم «السموئل ابن يحيي مغربي» امروزي‌ترين اثبات «استقرا» را انجام داد. وي از بسط اثبات «قضيه‌ي چندجمله‌اي‌ها» و «مثلث پاسكال» - كه قبلاً «الكرجي» بيان كرده بود – استفاده كرد. بحث استقراي «السموئل» تنها مرحله‌اي كوتاه از اثبات كامل استقرايي «قضيه‌ي چندجمله‌اي‌هاي عمومي» محسوب مي‌شود.


«فرانسيسكو مائوروليكو»
(Francesco Maurolico)

اما به هر حال هيچ‌كدام از دانشمندان قديمي مذكور به‌وضوح «فرض استقرا» را توضيح ندادند. اولين اثبات واضح و روشن «استقرا» در سال 954 (1575 ميلادي) توسط رياضيدان و منجم ايتاليايي «فرانسيسكو مائوروليكو» (Francesco Maurolico) انجام شد. اين دانشمند از اين روش براي اثبات اين‌كه جمع  عدد صحيح و فرد برابر  است استفاده كرد.

هم‌چنين شرط استقرا به‌طور مستقل توسط دانشمندان ذيل كشف شد:

- دانشمند سوييسي «ژاكوب برنولي» (Jacob Bernoulli)

- دانشمند فرانسوي «بلز پاسكال» (Blaise Pascal)

- «پير دو فرما» (Pierre de Fermat).



استقرا و تعريف آن
«استقراي رياضي» براي اثبات اين امر به‌كار مي‌رود كه هر جمله از يك دنباله‌ي نامحدود از آن تبعيت مي‌كند. اين‌كار در دو مرحله انجام مي‌شود:

- اثبات اين‌كه عبارت اول در دنباله‌ي نامحدود مذكور از آن تبعيت مي‌كند.

- اثبات اين‌كه چنان‌چه جمله‌اي در دنباله‌ي نامحدود نيز از آن پيروي كند جمله‌ي بعدي نيز از آن تبعيت خواهد كرد.



تعريف رياضي
تعريف ساده و عمومي از «استقراي رياضي» عبارت است از: اثبات اين‌كه يك جمله براي تمام اعداد طبيعي  صادق بوده و شامل دو مرحله است:

- مرحله‌ي اصلي
نشان دادن اين‌كه جمله به‌ازاي صادق است.

- مرحله‌ي استقرايي
نشان دادن اين‌كه اگر جمله به‌ازاي صادق باشد به‌ازاي نيز صادق خواهد بود.

در استقرا، جمله‌اي كه بعد از كلمه‌ي «اگر» آمده است (جمله به‌ازاي  صادق باشد) اصطلاحاً «فرض استقرا» ناميده مي‌شود.

بدين‌ترتيب ابتدا اثبات مي‌شود «فرض استقرا» صادق است (جمله به‌ازاي  صادق است) و سپس از اين فرض براي اثبات صدق‌ جمله براي  نيز استفاده مي‌شود.








«اثر دومينو» (Domino Effect)
در اين‌جا توجه به پديده‌‌ي معروف با عنوان «اثر دومينو» (Domino Effect)
براي درك هرچه بيش‌تر «استقرا» بسيار مفيد است. «دومينو» عبارت است از يك رديف طولاني از قطعه‌هاي مكعبي كه از سطح قاعده بر روي زمين قرار گرفته‌اند:

- اولين «دومينو» سرنگون مي‌شود.

- هر زمان كه يك «دومينو» مي‌افتد «دومينوي» مجاور آن نيز سرنگون مي‌شود.


بدين‌ترتيب شما ناظر افتادن همه‌ي «دومينوها» خواهيد بود و اين واقعيت ناگزير و حتمي است.








قورباغه و نيلوفر آبي
در نظر بگيريد يك رديف از برگ‌هاي گل‌هاي برگ‌پهن در بركه‌اي بر روي سطح آب قرار دارد. اگر قورباغه‌اي بخواهد از اين بركه عبور كند بايد:

- تعيين كند كه آيا برگ اولي تحمل وزن وي را دارد.

 

- ثابت نمايد كه مي‌تواند از يك برگ بر روي برگ ديگر بپرد.


در اين صورت است كه شما نتيجه خواهيد گرفت كه وي مي تواند از روي همه‌ي برگ‌ها بپرد.



«فرانسيسكو مائوروليكو»
(Francesco Maurolico)
«فرانسيسكو مائوروليكو» (Francesco Maurolico) در 31 تير سال 873 (21 ژولاي 1494 ميلادي) در «مسيناي ايتاليا» به‌دنيا آمد. در تمام طول عمرش به فعاليت در حوزه‌هاي: هندسه، فيزيك نور، مكانيك، موسيقي و نجوم پرداخت. پدر و مادر وي يوناني بودند كه پس از سقوط «قسطنطنيه» در سال 832 (1453 ميلادي) در شهر «سيسيل» ايتاليا سكونت داشتند.

«فرانسيسكو مائوروليكو» آموزشي سختي ديد؛ پدرش فيزيكدان بود كه بعداً در شهر «مسينا» به‌سمت سرپرست ضرابخانه منصوب شد. خانواده‌اش داراي ويلايي در خارج شهر بودند.

در سال 900 (1521 ميلادي) به تحصيل علوم ديني پرداخته و در سال 929 (1550 ميلادي) راهبه شد.

«فرانسيسكو مائوروليكو» (Francesco Maurolico) همانند پدر به‌سمت سرپرست ضرابخانه‌‌ي «مسينا» منصوب شد. بين سال‌‌هاي 927 تا 929 (1548 تا 1550 ميلادي) در «قلعه‌ي پولينا» به رصد پرداخت.

در سال 948 (1569 ميلادي) به‌سمت پروفسور «دانشگاه مسينا» منصوب شد.

مهم‌ترين فعاليت‌هاي اين دانشمند را مي‌توان در چند زمينه خلاصه كرد:

- انعكاس نور
تمركز فعاليت‌هاي «فرانسيسكو مائوروليكو» (Francesco Maurolico)، «انعكاس نور» بود و بدين‌ترتيب تلاش كرد توضيحي براي پديده‌ي «رنگين كمان» بيابد.

نتيجه‌ي اين فعاليت‌ها در سال 990 (1611 ميلادي) و پس از مرگش منتشر شد.

وي هم‌چنين «اتاق تاريك» را مطالعه كرده است.

- اثبات استقراي رياضي
در سال 954 (1575 ميلادي) «استقراي رياضي» را اثبات كرد.

- مركز ثقل
در همان سال (954 يا 1575 ميلادي) تلاش كرد مركز ثقل اجسام (هرم‌ها، اشكال سهموي و ...) را بيابد.

- تاريخ شهر «سيسيل»
تاريخ شهر «سيسيل» را همراه با شرح زندگي خود مكتوب كرد. وي با حقوق 100 سكه طلا در سال از طرف مجلس سناي سيسيل مأموريت يافت طي دو سال اين كتاب خود را به‌همراه تحقيق‌هايش در رياضيات كامل كند.

- انتشار كتاب
كتابي با عنوان «گيتاشناسي» منتشر كرد كه در آن به روش‌شناسي (Methodology) اندازه‌گيري زمين پرداخت كه بعداً (در سال 1049 يا 1670 ميلادي) توسط محققي به‌نام «جين پيكارد» (Jean Picard) براي اندازه‌گيري نصف‌النهار از آن استفاده شد.

«فرانسيسكو مائوروليكو» (Francesco Maurolico) نسخه‌اي از كتاب «مشكلات مكانيكي ارسطو»‌ را منتشر كرد؛ هم‌چنين در زمينه‌ي موسيقي داراي كتاب است. كتاب‌هاي ديگري نيز از وي منتشر شده است.

وي هم‌چنين نقشه‌اي از شهر «سيسيل» تهيه و در سال 954 (1575 ميلادي) منتشر كرد.
 

- «فرانسيسكو مائوروليكو» (Francesco Maurolico) دست‌نوشته‌هاي قديمي دانشمنداني نظير ذيل را ترجمه كرد:
- «تئودوسيوس از بيتينيا» (Theodosius of Bithynia)
- «منلائوس از اسكندريه» (Menelaus of Alexandria)
- «اتوليكوس از پيتانه» (Autolycus of Pitane)
- «اقليدس از اسكندريه» (Euclid of Alexandria)
- «آپولونيوس از پرج» (Apollonius of Perga)
- «ارشميدس» (Archimedes)


اين دانشمند در اول مرداد 954 (1575 ميلادي) در شهر «مسينا» دار فاني را وداع گفت. براي قدرداني از اين دانشمند، حفره‌هاي ماه به‌نام وي «مائوروليكوس» (Maurolycus) ناميده شده است.



مثال‌هايي از استقرا
از «استقرا» استفاده كرده و رابطه‌‌هايي نظير ذيل را ثابت مي‌كنيم:





(رابطه‌ي 1)




(رابطه‌ي 2)





(رابطه‌ي 3)




(رابطه‌ي 4)








(رابطه‌ي 5)



اثبات رابطه‌ي 1
رابطه‌ي 1 را براي  بررسي مي‌كنيم:






(رابطه‌ي 6)

اگر  در اين‌صورت داريم:





(رابطه‌ي 7)

اگر  ثابت مي‌كنيم:





(رابطه‌ي 8)

با جايگذاري در رابطه‌ي 1 خواهيم داشت:














(رابطه‌ي 9)

بدين‌ترتيب رابطه‌ي 8 ثابت مي‌شود.



اثبات رابطه‌ي 2
تابعي نظير  را به‌صورت ذيل تعريف مي‌كنيم:





(رابطه‌ي 10)

ابتدا ثابت مي‌كنيم رابطه‌‌ي 2 براي  صادق است يعني داريم:





(رابطه‌ي 11)

بديهي است كه داريم:





(رابطه‌ي 12)

از طرفي مي‌دانيم:





(رابطه‌ي 13)

با مقايسه‌ي رابطه‌هاي 12 و 13 داريم:





(رابطه‌ي 14)

بدين‌ترتيب رابطه‌ي 2 (يا 11) صادق است.

سپس اثبات مي‌كنيم اگر رابطه‌‌ي 2 براي  صادق باشد يعني اگر رابطه‌‌ي 15 را داشته باشيم آن‌گاه رابطه‌ي 16 نيز صادق است:




(رابطه‌ي 15)





(رابطه‌ي 16)

براي اين منظور در رابطه‌ي 10،  را برابر  قرار مي‌دهيم؛ در اين صورت داريم:






(رابطه‌ي 17)

با جايگذاري رابطه‌‌ي 16 در 17 خواهيم داشت:












(رابطه‌ي 18)

بدين‌ترتيب رابطه‌ي 16 ثابت مي‌شود.




اثبات رابطه‌ي 3
تابع  را به‌صورت ذيل تعريف مي كنيم:





(رابطه‌ي 19)

ابتدا ثابت مي‌كنيم رابطه‌ي 3 براي  صادق است:






(رابطه‌ي 20)

براي اين منظور  را به‌دست مي‌آوريم:




(رابطه‌ي 21)

از طرفي  را محاسبه مي‌كنيم:






(رابطه‌ي 22)

بدين‌ترتيب رابطه‌ي 19 براي  صادق خواهد بود.

سپس ثابت مي‌كنيم اگر رابطه‌ي 3 براي  صادق باشد براي  نيز صدق مي‌كند.

اگر رابطه‌ي 3 براي  صادق باشد خواهيم داشت:









(رابطه‌ي 23)

اگر  باشد در اين صورت خواهيم داشت:

















(رابطه‌ي 24)

با جايگذاري رابطه‌ي 23 در 24 خواهيم داشت:





(رابطه‌ي 25)

با جايگذاري رابطه‌‌ي 23 در 25 خواهيم داشت:





(رابطه‌ي 26)

بديهي است كه طرف راست رابطه‌ي 26 برابر است با: .

بدين‌ترتيب رابطه‌‌ي 3 ثابت شد.

به‌همين طريق مي‌توانيد رابطه‌هاي 4 و 5 را ثابت كنيد.

نوشته شده توسط ( نبی اله ابراهيمي) در 11:2 بعد از ظهر |  لینک ثابت   • 

دوشنبه 20 اسفند1386

عدد گنگ

عدد گنگ e  

اشاره
در اين پست ضمن تعريف انواعي از اعداد، قضيه‌‌اي با عنوان «هور ويتز» (Hurwitz' Theorem) را بيان خواهيم كرد.

در ادامه چند عدد «گنگ» را معرفي كرده و كاربردي از آن را در طبيعت نشان خواهيم داد. در پايان، مطالبي در تعريف عدد «گنگ» e و قضايايي از آن مطرح خواهد شد.


چكيده

اهداف آموزشي
 اهداف آموزشي در حوزه‌ي شناختي - دانش
    - «دانش امور جزوي» > «دانش اصطلاح‌ها»
    - «دانش امور جزوي» > «دانش واقعيت‌هاي مشخص»
    - «دانش راه‌ها و وسايل برخورد با امور جزوي» < «دانش امور قراردادي»
    - «دانش راه‌ها و وسايل برخورد با امور جزوي» < «دانش طبقه‌بندي‌ها و طبقه‌ها»
 اهداف آموزشي در حوزه‌ي شناختي - توانايي‌ها و مهارت‌هاي ذهني
    - «فهميدن» > «تركيب» > «استنتاج مجموعه‌اي از روابط انتزاعي»
 نتايج مورد نظر
    - شناخت بيش‌تر از طبقه‌بندي اعداد
    - آشنايي با انواع اعداد
    - يافتن رابطه‌ي بين اعداد «گنگ» و طبيعت
    - تعريف روابط عدد «گنگ» e 
 محتواي آموزشي (سرفصل‌هاي المپياد جهاني)
    - اعداد حقيقي – اعداد «گنگ»

 

مقدمه

«اعداد» را مي‌توان به دسته‌هاي مختلفي نظير ذيل تقسيم كرد:
- اعداد «گنگ» (Irrational) و «گويا» (Rational)
- اعداد «حقيقي» (Real) و «مختلط» (Complex)
- اعداد «موهومي» (Imaginary)
- اعداد «جبري» (Algebraic) و «غيرجبري» (Transcendental)
- اعداد «كامل» (Perfect)
- اعداد «سورئال» (Surreal)

- اعداد «مثلثي» (Triangle) و «مربعي» (Square)

- و ...

 


اعداد «گنگ» (Irrational) و «گويا» (Rational)

عدد «گويا» (Rational) عددي حقيقي است كه بتوان آن را به‌صورت كسري از دو عدد صحيح (نظير:  و ) نوشت به‌عبارت ديگر داشته باشيم:






(رابطه‌ي 1)

در رياضيات اين گزاره صحيح نيست كه: «هر عددي «گويا» نباشد «گنگ» است». اعدادي نيز وجود دارند كه نه «گويا» هستند و نه «گنگ» نظير: اعداد بي‌نهايت كوچك.

اگر بخواهيم از اعداد «گنگ» مثال بزنيم مي‌توانيم به مواردي نظير ذيل اشاره كنيم:
- ،  و ...
- عدد
- عدد «طلايي» (Golden Mean) .
- عدد e.

بسط دهدهي يك عدد «گنگ» نشان مي‌دهد كه داراي ويژگي‌هايي نظير ذيل هستند:

- بي‌پايان هستند.

- تكرارناپذير هستند يعني رقم‌هاي‌اشان الگويي غيرتكراري را نشان مي‌دهد.

مي‌توان اصل‌هايي نظير ذيل را درباره‌ي اعداد «گنگ» (Irrational) و «گويا» (Rational) اثبات كرد:

- بين دو عدد «گويا» نظير: ‌و حداقل يك عدد «گوياي» ديگر وجود دارد.

- بين دو عدد «گنگ» نظير: ‌و حداقل يك عدد «گوياي» ديگر وجود دارد.
- بين دو عدد «گويا» نظير: ‌و حداقل يك عدد «گنگ» ديگر وجود دارد.

- بين دو عدد «گنگ» نظير: ‌و حداقل يك عدد «گنگ» ديگر وجود دارد.



«ژرژ كانتور»
(George Cantor)



اجتماع اعداد «گويا» و «گنگ»، اعداد «حقيقي» است. به‌عبارت ديگر اعداد «حقيقي» ممكن است «گويا» يا «گنگ» باشند. «ژرژ كانتور» (George Cantor)
رياضيدان آلماني نشان داده است در حالي كه بي‌نهايت عدد «گويا» و «گنگ» وجود دارد تعداد اعداد «گنگ» از اعداد «گويا» بيش‌تر است.




اعداد «حقيقي» (Real) و «مختلط» (Complex)

اعداد «مختلط» زوج‌هاي  از دو عدد حقيقي هستند. توسعه‌ي نظريه‌ي اعداد «مختلط» از آن‌جا ناشي شد كه رابطه‌ي ساده‌ي ذيل در مجموعه‌ي اعداد حقيقي حل‌نشدني به‌نظر مي‌آمد:




(رابطه‌‌ي 2)

در مجموعه‌ي اعداد «مختلط» رابطه‌ي 2 داراي دو جواب است:




(رابطه‌ي 3)

بقيه‌ي اعداد «مختلط» از جمع اين عدد جديد با مجموعه‌ي اعداد صحيح به‌دست مي‌آيد. هم‌چنين لازم است به‌كار بردن عمليات حسابي معمول (جمع، تفريق و ضرب) و همه‌ي قوانين شناخته شده براي آن، جهت توسعه‌ي مجموعه‌ي اعداد «مختلط» بديهي فرض شود. بدين‌ترتيب اصطلاحاً گفته مي‌شود مجموعه‌ي اعداد «مختلط» نسبت به عمليات حسابي معمول، «بسته» است.

اعداد «مختلط» ويژگي‌هاي غيرمعمولي را به‌خصوص هنگام مشتق‌گيري از خود نشان مي‌دهند:

- مشتق‌گيري از اعداد «حقيقي» نقطه‌ي آغاز «آناليز حقيقي» (Real Analysis) و «حساب ديفرانسيل و انتگرال» (Calculus) است.

- مشتق‌گيري از اعداد «مختلط» ما را به «نظريه‌ي توابع تحليلي» (Analytic Function Theory) رهنمون مي‌كند.



 

اعداد «موهومي» (Imaginary)

هر عدد «مختلط» از يك زوج عدد حقيقي نظير:  تشكيل شده است.  در اين زوج، «قسمت حقيقي» و  «قسمت موهومي» ناميده مي‌شود.

عدد «مختلط»  با نقطه‌ي  در سيستم مختصات استاندارد در صفحه مشخص مي‌شود. نقاط  بر روي محور  و نقاط بر روي محور  قرار دارند. زماني كه از لحاظ جبري بر ماهيت اعداد «مختلط» تأكيد مي‌شود مرسوم است به‌شكل ذيل نوشته شود:





(رابطه‌ي 4)

بدين‌ترتيب بين «قسمت حقيقي» ‌و «قسمت موهومي»  تفاوت محسوسي قايل مي‌شوند. اما به هر حال موقعيت‌هايي وجود دارد كه كلمه‌ي «موهومي» توصيف‌هاي مناسبي از آن موقعيت‌ها را فراهم مي‌كند.

در صفحه، مجذور فاصله‌ي بين دو نقطه‌ي  و  به‌صورت ذيل بيان مي‌شود:




(رابطه‌ي 5)

اين عدد  طبق «قضيه‌ي فيثاغورث» عددي كاملاً «طبيعي» است. پس دايره‌اي با شعاع  به‌مركز  از نقطه‌ي  مي‌گذرد به‌گونه‌اي كه داشته باشيم:





(رابطه‌ي 6)

به‌عبارت ديگر داريم:




(رابطه‌ي 7)

اين معادله‌اي از يك دايره‌ي حقيقي در صفحه‌اي حقيقي (شامل: اعداد «مختلط») است به‌عنوان مثال: شكلي است كه توسط يك پرگار كشيده مي‌شود. بنابراين رياضيدانان در رابطه‌ي  متوقف نشده‌اند بلكه مسأله‌ي مهم در اين رابطه، علامت عدد 1 در اين رابطه است.

رابطه‌ي جديد ‌مبدأي براي كشف‌هايي در 250 سال اخير شده است. در ادامه‌ي حالت‌هاي غيرمعمول، رياضيدانان تنها بر تغيير علامت‌‌هاي رابطه‌ي 7 متوقف نشدند. از آن‌جايي كه داريم:




(رابطه‌ي 8)

آن‌ها رابطه‌ي ذيل را نتيجه گرفتند:





(رابطه‌ي 9)

اين رابطه واقعاً مربوط به يك دايره‌‌ي تصوري است كه داراي يك مركز واقعي ‌با شعاع  است.

علاوه بر اين، ممكن است گفته شود معادله‌ي 9 شامل چندجمله‌اي داراي جواب‌هاي واقعي ‌يا جواب‌هاي «مختلط»  نيست. اما به هر حال براي سادگي دايره‌اي به مركز مبدأ مختصات درنظر مي‌گيريم لذا داريم:





(رابطه‌ي 10)

واضح است كه رابطه‌هاي 9 و 10 داراي جواب‌هايي است.

به‌عنوان مثال، زوج  در رابطه‌ي 10 صدق كرده شايد واقعاً يك عدد «موهومي» ناميده شود.




اعداد كامل (Perfect)

هر عددي نظير: حداقل بر 1 و ‌بخش‌پذير است. جمع همه‌ي مقسوم‌عليه‌هاي عدد با نماد  نشان داده مي‌شود.

اگر رابطه‌ي ذيل را داشته باشيم:





(رابطه‌ي 11)

كه در آن  همگي «عدد اول» باشند، عدد «كامل» (Perfect) است اگر برابر جمع مقسوم‌عليه‌هاي عدد شامل 1 (به‌استثناي ) باشد. به‌عبارت ديگر عددي «كامل» (Perfect) است اگر داشته باشيم:


(رابطه‌ي 12)

به‌عكس اگر عددي «كامل» نباشد دو حالت ممكن است وجود داشته باشد:
  (اعداد «ناكامل») (Deficient)
 (اعداد «وافر») (Abundant).



اعداد «ناكامل» (Deficient)
اعدادي كه درباره‌ي آن‌ها رابطه‌ي ذيل صادق باشد عدد «ناكامل» (Deficient) ناميده مي‌شوند:







(رابطه‌ي 13)

به‌عنوان مثال:





(رابطه‌ي 14)

هم‌چنين داريم:






(رابطه‌ي 15)

بنابراين 8 و 15 اعداد «ناكامل» هستند.


اعداد «وافر» (Abundant)
اعدادي كه درباره‌‌ي آن‌ها رابطه‌ي ذيل صادق باشد اعداد «وافر» (Abundant) ناميده مي‌شود:





(رابطه‌ي 16)

به‌عنوان مثال:

12 عددي «وافر» است زيرا داريم:






«اقليدس»
در جلد نهم كتابش با عنوان: «عناصر»  ثابت كرده است اگر براي عدد اولي نظير: ‌رابطه‌ي ذيل صادق باشد عدد  عددي «كامل» است:




(رابطه‌ي 17)

«لئونارد اويلر» (Leonard Euler) در مقاله‌اي كه پس از مرگش منتشر شد نشان داد كه هر عدد «كامل» زوج داراي شكل اقليدسي است. اين در حالي است كه وي در 18 سال آخر زندگي‌اش رنج نابينايي را متحمل مي‌شد. بنابراين محتملاً اين نتيجه مربوط به زمان قبل از نابينايي‌اش بوده است.

بنابراين اولين عدد «كامل» 6 و عدد بعد از آن 28 است زيرا داريم:







(رابطه‌ي 18)

بعد از آن مي‌توان از اعداد 496، 8128 و ... نام برد.

پنجمين عدد «كامل» 33550336 است كه توسط محققي به‌نام «هودالريكس رجيوس» (Hudalrichus Regius) حدود 500 سال قبل به‌عنوان عدد «كامل» معرفي شد.


«جان كانوي»
(John Conway)

«دونالد كنوث»
(Donald Knuth)



اعداد «سورئال» (Surreal)

اعداد «سورئال» (Surreal) توسط محققي به‌نام «جان كانوي» (John Conway) همراه با چيزهاي ديگر در حين طراحي «بازي زندگي» (Game of Life) كشف شد. محققي به‌نام «دونالد كنوث» (Donald Knuth) در بروشوري با عنوان: «اعداد سورئال» (Sureal Numbers) طي مقدمه‌اي اعداد مذكور را چنين توصيف كرده است:

يك «عدد سورئال» زوجي از مجموعه‌هاي است كه در آن انديس‌هاي ‌بيانگر محل نسبي (راست و چپ) مجموعه‌ها در زوج مذكور است. اولين عدد «سورئالي» كه بايد ايجاد شود «صفر»  است كه مجموعه‌هاي «راست» و «چپ» هر دو «تهي» هستند. بقيه‌‌ي اعداد «سورئال» از «صفر» آغاز و تنها دو قانون ساده در مورد آنان به‌كار مي‌رود. واقعاً بايد گفت: «از هيچ، چنين خلقتي انجام شده است!».


«مارتين گاردنر»
(Martin Gardner)



«مارتين گاردنر» (Martin Gardner) كاربرد اعداد «سورئال» را در «نظريه‌ي بازي‌ها» توضيح داد و «جان كانوي» (John Conway)
آن را بسط داده است.



اعداد «مثلثي» (Triangle) و «مربعي» (Square)

 اعداد «مربعي» (Square)

هركسي مي‌داند چگونه «مربع يك عدد» را محاسبه كند به‌خصوص وقتي عدد مذكور خيلي بزرگ نباشد. به‌عنوان مثال:  و ...

اما راستي چرا عمليات «ضرب يك عدد در خودش»، «مربع» آن عدد ناميده مي‌شود؟ علت آن را مي‌توان از شكل 1 دريافت.

شكل 1 – شكلي از
اعداد «مربعي» (Square).

يك مربع با ضلع مي‌تواند شبكه‌اي شامل تعداد  از مربع‌هايي متصور شود كه هر مربع داراي اندازه‌‌‌اي معادل باشد.



 اعداد «مثلثي» (Triangle)

وجه تسميه‌ي اعداد «مثلثي» به‌علت شباهت ساختار آن‌ها به «مثلث» است. اعداد «مثلثي»‌ شامل اعدادي نظير ذيل هستند: 1، 3، 6، 10، 15 و ...

فرمول عمومي براي هر عدد «مثلثي» عبارت است از:







(رابطه‌ي 19)

عدد «مثلثي» است و تعداد نقطه‌هايي را نشان مي‌دهد كه در شكلي مثلثي با ضربدر نظير شكل 2 قرار گرفته‌اند.


شكل 2 – شكلي از
اعداد «مثلثي» (Triangular)
.

البته لازم است ثابت شود تعداد كل ضربدرها كه در شكل 2 نشان داده شده از رابطه‌ي 19 محاسبه مي‌شود. اما به هر حال مشاهده مي‌كنيم كه تعداد ضربدرها در هر مثلث از جمع اعداد طبيعي به‌دست مي‌آيد:





(رابطه‌‌ي 20)

براي اثبات اين رابطه از شكل 3 استفاده مي‌كنيم:


شكل 3 – اثبات
رابطه‌ي مربوط به
اعداد «مثلثي»
.

به‌علاوه دو مثلث با ‌ضربدر در هر ضلع، «مستطيلي» با  ضربدر تشكيل خواهند داد. ممكن است سؤال شود مگر با نقطه‌گذاري در شكل مي‌توان چيزي را ثابت كرد. البته جواب منفي است بلكه شكل در درك و تشخيص اثبات كمك مي‌كند. به‌علاوه به‌طرق ديگري نيز براي اثبات اين مطلب وجود دارد.

اين جمع بيانگر تعداد ضربدرها در يك «مثلث» است. دو مثلثي كه با زاويه‌ي 180 درجه دوران كرده مجموعاً تشكيل يك مستطيل مي‌دهند. در هر رديف به‌تعداد مساوي ضربدر وجود دارد. در اولين رديف اگر  ضربدر وجود داشته باشد در رديف دوم  ضربدر و در رديف ...، ... ضربدر و ... وجود خواهد داشت. بدين‌ترتيب در رديف‌ها  به‌صورت كاهشي تعداد  ضربدر خواهيم داشت.

براي اثبات از طريق جبري، دو جمع را به صورت ذيل در نظر مي‌گيريم:

- يكي افزايشي
- ديگري كاهشي.





(رابطه‌ي 21)

اكنون در رابطه‌ي 21 جمله‌ها را با تركيب جمله‌هاي اول، دوم و ... مجدداً طبقه‌بندي مي‌كنيم؛ در اين صورت خواهيم داشت:







(رابطه‌ي 22)

بدين‌ترتيب رابطه‌ي 19 به‌دست مي‌آيد.





«آدلف هورويتز»
(Adolf Hurwitz)



قضيه‌ي هورويتز (Hurwitz' Theorem)

بسط دهدهي يك عدد «گنگ»، دنباله‌اي آشنا از تقريب‌هاي گوياي آن است. به‌عنوان مثال: عدد «پي» - كه عددي «گنگ» ‌است - را مي‌توان به‌صورت ذيل نوشت:


















(رابطه‌ي 23)

مي‌توانيم دنباله‌اي با تقريب هرچه بيش‌تر از عدد  را معرفي كنيم. مي‌توانيم «كيفيت» دنباله‌ي مذكور را با ياداوري رابطه‌ي ذيل اندازه بگيريم:







(رابطه‌ي 24)

بدين‌ترتيب خطاي محاسبه در مقسوم‌عليه كسر كم‌تر از «يك» خواهد بود.

به‌طور مشابه عدد گنگي نظير:  را به‌طور تقريبي - با همان دقتي كه در محاسبه‌ي عدد  وجود دارد - با دنباله‌اي از اعداد نظير ذيل مي‌توان بيان كرد:
















(رابطه‌ي 25)

مشاهده‌ي روابطي نظير: 23 و 25 رياضيدانان را به طبقه‌بندي اعداد «گنگ» واداشته است؛ به‌عبارت ديگر، اعداد «گنگ» را با توجه به چگونگي سختي محاسبه‌اشان از طريق «تقريب»‌ با اعداد «گويا» طبقه‌بندي كرده‌اند. به‌عبارت ديگر يك عدد «گنگ» از عدد «گنگ» ديگر گنگ‌تر است!

براي به‌دست آوردن «ملاك تقريب» از حقيقت ذيل استفاده مي‌كنيم:

«هر عددي داراي تقريب‌هاي «گوياي» بي‌نهايتي به‌شكل  است كه در آن، تقريب داراي خطايي كم‌تر از  است».

گزاره‌ي بالا «قضيه‌ي هورويتز» (Hurwitz' Theorem) ناميده مي‌شود.

بنابراين «ملاك تقريب» برحسب اين‌كه چقدر از كم‌تر است به‌دست مي‌آيد. در مقام مقايسه، عدد  داراي «تقريب» بهتري نسبت به عدد  است. بنابراين «گنگ‌تر» از  عدد است (جدول 1).

جدول 1 – مقادير ، «خطا» ، «ملاك تقريب»  
و نسبت براي مقايسه‌ي اعداد «گنگ»  و .

7/22

00126/0

0091/0

13/0

113/355

000000266/0

0000350/0

007/0

5/7

0142/0

0179/0

79/0

169/239

0000124/0

0000156/0

79/0




گنگ‌ترين عدد «گنگ»!

گنگ‌ترين عدد «گنگ» عددي است كه قبلاً در هندسه شناخته شده است. اين عدد عبارت است از:







(رابطه‌ي 26)

عدد «گنگ»  عبارت است از: «قطر يك پنج‌ضلعي با اضلاع برابر 1». اين عدد - كه به «عدد طلايي» (Golden Mean) شهرت يافته است - نقش مهمي در مبحث «زيباشناسي رياضي» (Mathematical Aesthetics) دارد. گنگي بسيار بالاي اين عدد، باعث كاربردش در كاربردهاي هنري است كه هنوز علت آن مشخص نشده است.

عدد «طلايي» (Golden Mean) جواب معادله‌ي ذيل است:







(رابطه‌ي 27)

اين عدد را مي‌توان با بسط ساده‌ي نامتناهي ذيل نشان داد:







(رابطه‌ي 28)

تقريب‌هاي عدد «طلايي» (Golden Mean) عبارت‌اند از:







(رابطه‌ي 29)

كه همان نسبت‌هاي توالي‌اي از اعداد «فيبوناچي» (Fibonacci) محسوب مي‌شوند.

سؤالي كه مطرح مي‌شود آن است كه تقريب‌هاي عدد «طلايي» (Golden Mean) چگونه است؟

براي پاسخ به اين سؤال، چند عدد مربوط به نسبت در جدول 2 بيان شده است.

جدول 2 – چند مقدار از تقريب‌هاي عدد «طلايي» (Golden Mean) و نسبت .

تقريب

«قضيه‌ي هورويتز» (Hurwitz' Theorem) وجود نامحدود تقريب‌هاي  را تضمين مي‌كند. در اين حالت همان‌طور كه در جدول 2 مشاهده مي‌شود، تقريب‌هاي «فرد» را بايد رها كرد و تقريب‌هاي «زوج» نيز بد و بدتر مي‌شوند. در واقع جدول 2 شاهدي است بر اين مدعا كه  در «قضيه‌ي هورويتز» (Hurwitz' Theorem) نمي‌تواند اصلاح شود!!

بنابراين عدد «طلايي» (Golden Mean) نمي‌تواند داراي تقريب نسبي بهتر از 7/22 براي عدد  و حتي بهتر از 5/7 براي عدد  باشد.


شكل 4 – تصويري از
شاخك‌هاي ميوه‌ي كاج.


اعداد «گنگ» و رشد گياهان

رديابي رشد شاخك‌هاي ميوه‌ي كاج نشان مي‌دهد آن‌ها يكي‌يكي از قسمت پاييني اضافه مي‌شوند. زاويه‌ي بين يك شاخك با ديگري هميشه يكسان است! اين فرض معقول است كه معمولاً مؤثرترين فشردگي زماني اتفاق بيافتد كه اين زاويه تا آن‌جا كه ممكن است عددي «گنگ» باشد؛ به‌همين خاطر است كه در طبيعت، زاويه‌هاي «گنگ» فراوان ديده مي‌شود.

شكل ساده‌اي از اين حقيقت در فشردگي مثلث‌ها حول يك استوانه مشاهده مي‌شود (شكل 5). در شكل 5 استوانه‌هاي مورد نظر، برش خورده و گسترده شده‌اند. آن‌ها به‌گونه‌اي درنظر گرفته شده‌اند كه محيط‌شان برابر عدد 1 باشد. مختصات افقي (محور ) هر مثلث جديد به‌گونه‌اي در نظر گرفته شده كه در فواصل مساوي در سمت راست ديگري قرار گرفته باشد. هم‌چنين مثلث‌هاي جديد به‌گونه‌اي قرار گرفته‌اند كه هميشه زوايا به‌پيمانه‌ي 1 كاهش مي‌يابد.

شكل 5 – چگونگي قرار گرفتن دانه‌ها در شاخك‌هاي ميوه‌ي كاج:
الف – اندازه‌ي دانه = 75/0 و فاصله = .
ب - اندازه‌ي دانه = 75/0 و فاصله = 31/7.
ج - اندازه‌ي دانه = 75/0 و فاصله = .
د - اندازه‌ي دانه = 75/0 و فاصله = عدد طلايي .
هـ - اندازه‌ي دانه = 2/0 و فاصله = عدد طلايي .
و - اندازه‌ي دانه = 125/0 و فاصله = عدد طلايي .
ز - اندازه‌ي دانه = 075/0 و فاصله = عدد طلايي .



 

شكل 6 – نموداري براي تعريف عدد «گنگ» e.


عدد گنگ e

تعريف عدد گنگ e كار ساده‌اي نيست. مي‌توان تعاريفي نظير ذيل را براي آن بيان كرد:

e عددي حقيقي و منحصر به‌فردي است به‌گونه‌اي كه سطح زير نمودار هذلولي  و محور ها كه بين دو خط  و  محدود است برابر يك باشد (شكل 6). به‌عبارت ديگر داريم:







(رابطه‌ي 30)



 e عددي است كه مشتق (شيب خط مماس) تابع ذيل در نقطه‌‌ي  دقيقاً برابر عدد 1 باشد:







(رابطه‌ي 31)



شكل 7 – نموداري براي تعريف عدد «گنگ» با توجه به رابطه‌ي ذيل:
.




 عدد «گنگ» e از رابطه‌ي ذيل به‌دست مي‌آيد:







(رابطه‌ي 32)




 حد غيرعادي ذيل براي تعريف عدد «گنگ» e توسط دو رياضيدان به‌نام‌هاي «ناكس» (Knox) و «وارن هيل برادرز» (Warren Hill Brothers) در سال 1377 (1998 ميلادي) معرفي شد:








(رابطه‌ي 33)




«سر آيزاك نيوتن»
(Sir Isaac Newton)

 سري نامحدود ذيل را مي‌توان براي عدد «گنگ» e نوشت:







(رابطه‌ي 34)

اين سري توسط «سر آيزاك نيوتن» (Sir Isaac Newton) در سال 1048 (1669 ميلادي) تعريف شد.




 عدد «گنگ» e توسط «كسر مسلسل» (Continued Fraction) «غيرساده»‌ و زيباي ذيل تعريف مي‌شود:











(رابطه‌ي 35)




 «سري‌هاي تودرتوي» ذيل را مي‌توان براي بيان عدد «گنگ» e نوشت:













(رابطه‌ي 36)




 و ...


«لئونارد اويلر»
(Leonard Euler
)

«جان نپر»
(John Napier)



عدد گنگ e به‌افتخار رياضيدان سوييسي «لئونارد اويلر» (Leonard Euler) بعضي اوقات عدد «اويلر» (Euler) خوانده مي‌شود. هم‌چنين به‌افتخار رياضيدان اسكاتلندي «جان نپر» (John Napier)، «ثابت نپر» (Napier's Constant) ناميده مي‌شود.

ياداوري 1 - همان‌طور كه مي‌دانيم «جان نپر» (John Napier) رياضيداني بود كه «لگاريتم» را معرفي كرد.

ياداوري 2 – عدد گنگ e را نبايد با «عدد ثابت اويلر» (Euler's Constant)  - كه به‌صورت ذيل تعريف مي‌شود - اشتباه گرفت:











(رابطه‌ي 37)

از آن‌جايي كه e عددي «گنگ» است ارقام آن نامحدود بوده و تكرار نيز نمي‌شود.

عدد e يكي از مهم‌ترين اعداد در رياضيات است.



قضايايي درباره‌ي عدد گنگ e

«اويلر» (Euler) ثابت كرد e عددي «گنگ» بوده و داراي «كسرهاي مسلسل» نامحدود ساده است:

















(رابطه‌ي 38)


ياداوري 3 – به‌طور كلي منظور از «كسر مسلسل»  رابطه‌ي ذيل است:










(رابطه‌ي 39)


«ژوزف ليوويل»
(Joseph Liouville)

«چارلز هرميت»
(Charles Hermite)



«ژوزف ليو ويل» (Joseph Liouville)
در سال 1223 (1844 ميلادي) ثابت كرد e هرگز جواب «معادله‌ي درجه‌ي دوم با ضرايب صحيح» نخواهد بود.

پس از آن «چارلز هرميت» (Charles Hermite) در سال 1252 (1873 ميلادي) ثابت كرد عدد «گنگ» e عددي «غيرجبري» (Transcendental) است. اما به هر حال e كوچك‌ترين عدد «غيرجبري» ممكن با «اندازه‌ي ناگويايي» (Irrationality Measure) ذيل است:





(رابطه‌ي 40)

«جاناتان ساندو» (Jonathan Sondow) در سال 1385 (2006 ميلادي) با استفاده از ساختار e به‌عنوان فصل مشترك «دنباله‌ي متوالي» (Nested Sequence) از بازه‌هاي بسته ثابت كرد e عددي «گنگ» است. وي در اين روش هم‌چنين اندازه‌اي از «ميزان ناگويايي» (Measure of Irrationality) برحسب «تابع اسماران‌داچه» (Smarandache Function) فراهم مي‌آورد.

(رابطه‌ي 40)

(رابطه‌ي 40)

(رابطه‌ي 40)

«جاناتان ساندو» (Jonathan Sondow) داد اگر  و هر عدد صحيحي باشند به‌گونه‌اي كه داشته باشيم:  آن‌گاه خواهيم داشت:







(رابطه‌ي 41)


ياداوري 4 -
«ميزان ناگويايي» (Measure of Irrationality) با  نشان داده مي‌شود تا با «اندازه‌ي ناگويايي» (Irrationality Measure) - كه با  نشان داده مي‌شود - اشتباه نشود.


«ديويد هـ. بيلي»
(David H. Bailey)

«پيتر بنيامين بوروين»
(Peter Benjamin Borwein)



«ديويد هـ. بيلي» (David H. Bailey) در سال 1367 (1988 ميلادي) و «پيتر بنيامين بوروين» (Peter Benjamin Borwein) در سال 1368 (1989 ميلادي) ثابت كردند  و  جواب معادله‌هاي چندجمله‌اي‌ها با شرايط ذيل نخواهند بود:

- از درجه‌ي كم‌تر از 8

- با ضرايب صحيح به‌مقدار به‌طور متوسط .


«وارن هيل برادرز» (Warren Hill Brothers)
 در سال 1383 (2004 ميلادي) ثابت كرد سري ذيل بيان‌كننده‌ي عدد «گنگ» e است:





























(رابطه‌ي 42)

حالت خاصي از «فرمول اويلر» (Euler Formula) به‌صورت رابطه‌ي ذيل بيان مي‌شود:







(رابطه‌ي 43)

وقتي  باشد رابطه‌ي 43 به‌صورت رابطه‌ي زيباي ذيل درمي‌آيد:







(رابطه‌ي 44)

«كارل داگلاس الدز» (Carl Douglas Olds) در سال 1342 (1963 ميلادي) رابطه‌هاي ذيل را براي e بيان كرد:











(رابطه‌ي 45)


 «نيل ج. اسلوان»
(Neil J. A. Sloane)



رياضيداني به‌نام «نيل ج. اسلوان» (Neil J. A. Sloane) «كسرهاي مسلسل» متحيركننده‌ي ذيل را براي توان‌هاي گوياي عدد e ثابت كرده است:









نوشته شده توسط ( نبی اله ابراهيمي) در 10:49 بعد از ظهر |  لینک ثابت   • 

دوشنبه 20 اسفند1386

تاریخ احتمالات

مقدمه
در بررسی قوانین حاکم بر پدیده‌ها ، اغلب با پیشامدهایی مواجهیم که ممکن است اتفاق بیفتند یا نیفتند. پیشامد شکسته شدن یک اتم مفروض رادیوم مثالی از این پیشامدهاست زیرا در فاصله زمانی مفروض ممکن است چنین اتمی شکسته شود یا شکسته نشود.مثال دیگر پیشامد بی‌عیب بودن یک اجاق مایکروویو در یک بررسی است زیرا ممکن است بررسی کننده در آن معایبی پیدا کند یا نکند.سومین مثال ، پیشامد قرار گرفتن یک ماهواره در مداری خاص است.از نظر تاریخی باید بگوییم که انسانها در آغاز تمدن به بازیهای تصادفی و قمار علاقه‌مند شدند .
اما ظهور احتمال به صورت یک نظریه ریاضی نسبتاً جدید است.
مصریان قدیم در حدود ۳۵۰۰ سال قبل از میلاد برای بازی از چیزی که امروزه آن را "قاپ" می‌نامند و شیئی استخوانی شبیه تاس چهار وجهی است استفاده می‌کردندکه در استخوان زانوی پای بعضی از حیوانات وجود دارد.
تاس شش وجهی معمولی در حدود سالهای ۱۶۰۰ بعد از میلاد ساخته شد و از آن به بعد در تمام انواع بازیها ابزار اصلی بوده است.
دست ورق معمولی بازی که احتمالاً متداولترین وسیله برای بازی و قمار به حساب می‌آید خیلی جدیدتر از تاس است.هر چند معلوم نیست که کی و از کجا منشأ گرفته است ، اما دلایلی وجود دارند که معلوم می‌کنند که دست ورق بین قرنهای هفتم و دهم در چین پیدا شده است.
بدیهی است که ضمن انجام بازیهای تصادفی ، قمار بازها درباره فراوانی وقوع پیشامدهای معین و درباره احتمال آنها ایده‌های شهودی به دست آوردند اما تعجب اینکه تا قرن پانزدهم هیچگونه بررسی علمی در مورد پیشامدهای تصادفی انجام نشد.

                                         نمونه‌ای تاس که شبیه قاپ درست شده است.

نش‌پژوهان ایتالیایی ، لوکا پاچولی(۱۵۱۴-۱۴۴۵) ، نیکولا تارتاگلیا(۱۵۵۷-۱۴۹۹) ، جرولامو کاردانو(۱۵۷۶-۱۵۰۱)  و به خصوص گالیلو گالیله‌ای(۱۶۴۲-۱۵۶۴) از جمله پیشکسوتان دانش ریاضی هستند که احتمالهای مربوط به بسیاری از بازیهای تصادفی را محاسبه کرده‌اند.علاوه بر این آنها کوشش کرده‌اند تا مبنایی ریاضی برای احتمال فراهم آورند.کاردانو حتی درباره قمار بازی کتابی نوشت که شامل بخشهایی درباره روشهای نیرنگ است.
به هر حال پیشرفت واقعی در فرانسه از سال ۱۶۵۴ وقتی بلز پاسکال(۱۶۶۲-۱۶۲۳) و پیردو فرما(۱۶۶۵-۱۶۰۱) دو ریاضیدان نامی نامه‌هایی به یکدیگر ردوبدل کردند آغاز شد ، که در این نامه‌ها از روشهای کلی محاسبه احتمال‌ها بحث کرده‌اند ، اما نمی‌توان گفت که فرما و پاسکال بنیانگذاران نظریه احتمالات بودند.

لوکا پاچولی(1514-1445)   نیکولا تارتاگلیا(1557-1499)

                     جرولامو کاردانو(۱۵۷۶-۱۵۰۱)گالیلو گالیله‌ای(۱۶۴۲-۱۵۶۴)

سؤال‌های ویژه‌ای که ریاضیدانان بزرگ را به اندیشیدن در این باره واداشت از درخواست‌های نجیب زادگانی نشأت می‌گرفت که با ورق یا تاس قمار می‌کردند ، به قول پواسون:مسأله‌ای مربوط به بازی‌های تصادفی که از سوی "مرد این جهانی به ریاضت کشی یانسنی(؟)" پیشنهاد شد ، سرچشمه حساب احتمالات است.این"مرداین جهانی" شوالیه دومره نجیب زاده‌ای بسیار با فرهنگ بود که با مسأله مربوط به مسأله نقطه‌ها به پاسکال مراجعه کرد.پاسکال باب مکاتبه را با فرما بر این مسأله و مسائل دیگر گشود و هر دو برخی از بنیادهای نظریه احتمال را پی‌ریزی کردند(۱۶۵۴).
در سال ۱۶۵۵دانشمند معروف هلندی کریستین هویگنس به آنها پیوست و این همکاری بسیار پرثمر بود. در سال ۱۶۵۷هویگنس اولین کتاب درباره احتمال را تحت عنوان "درباره محاسبات بازیهای شانسی"نوشت. این کتاب به منزله تولد واقعی احتمال محسوب می‌شود.دانشمندانی که این کتاب را خواندند متوجه شدند که با نظریه‌ای عمیق سروکار دارند.بحث درباره مسائل حل شده و حل نشده و بسیاری از ایده‌های جدید خوانندگان آن زمان این کتاب ، زمینه ساز مباحث نو شد.

فرما

خبر ظاهرا‌ً موثقي در دست است كه فرما در بومون دولماني نزديك تولوز در۱۷ اوت ۱۶۰۱ بدنيا آمد.ميدانيم كه اودر كاستر يا در تولوز در ۱۲ ژانويهء۱۶۶۵ درگذشت.سنگ قبر او كه بدواً در كليساي آگوستين در تولوز بود و بعداً به موزهءملي منتقل شد،تاريخ مرگ فوق و سن فرما را در بدو مرگ ۵۷ سال ميدهد.به دليل اينكه اطلاعات متناقض تاريخ تاريخ تولد و مرگ فرما معمولاً به صورت ۱۶۶۵-۱۶۰۱ ثبت ميشود.در واقع به دلايل متعدد تاريخ ولادت فرما به صورتي كه نويسندگان مختلف داده اند از ۱۵۹۰ تا ۱۶۰۸ تغيير ميكند.
فرما پسر يك تاجر چرم بود و تحصيلات مقدماتي را در زادگاه خود انجام داد.در ۳۰ سالگي به عضويت پارلمان محلي در تولوز در آمد و وظايف خود را در آنجا با دقت زياد انجام داد.
وي كه حقوقداني متواضع و گوشه گير بود قسمت اعظم ساعات فراغت خود را وقف مطالعهء رياضيات كرد.
گرچه در دوران حيات خود مطالب كمي را منتشر كرد ولي با رياضيدانان برجستهء زيادي كه با او همزمان بودند مكاتبهء علمي داشت و از راه همين مكاتبات تا حد زيادي معاصران خود را تحت تاثير قرار داد.
شاخه هاي رياضي كه وي موجب غناي آنها به قدري متعددند و سهم وي در آنها به قدري اهميت دارد كه بزرگ ترين رياضيدان قرن هفدهم فرانسه ناميده شده است.
قبلاً خاطر نشان كرديم كه مكاتبات بين پاسكال و فرما اساس علم احتمال را پيريزي كرد.متذكر ميشويم كه به اصطلاح ‌"مسئلهء امتيازها" بود كه آغازگر اين مطلب گرديد:"نحوهء تقسيم جايزه در بازي نيمه تمام مانده اي بين دو بازيكن به فرض داشتن مهارت يكسان با معلوم بودن امتياز هاي دو بازيكن در موقع قطع بازي و تعداد امتيازات لازم براي برنده شدن را تعيين كنيد."
فرما به بحث در حالتي پرداخت كهA،يكي از بازيكن ها براي برنده شدن ۲ امتياز و Bبازيكن ديگر ۳ امتياز ميخواست.در اينجا جواب فرما براي حالتي اينچنين مي آوريم.
چون آشكار است كه چهار بازي ديگر نتيجه را معين خواهد كرد اگر aمعرف بازي اي باشد كه در آن Aبرنده ميشود و bمعرف بازي اي كه در آن Bبرنده ميشود و ۱۶ تبدبل دو حرف aوbرا ۴ به ۴ در نظر بگيريم:
aaaa,aaab,abba,bbab

baaa,bbaa,abab,babb

abaa,baba,aabb,abbb

aaba,baab,bbba,bbbb

حالت هايي كه در آن aدو بار يا بيشتر ظاهر ميشود،مساعد براي Aست.۱۱ تا از اين حالتها وجود  دارند.حالتهايي كه در آن bسه بار يا بيشتر ظاهر ميشود مساعد براي Bست.تعداد آنها ۵ است.بنابر اين بايد به نسبت ۱۱:۵تقسيم شود.در حالت كلي كه براي برنده شدن Aبهmامتياز و Bبه n امتياز نياز دارند،۲^m+n-۱
        جايگشت  ممكن دو حرف aوbرا m+n-۱ بهm+n-۱ مينويسيم:در اين صورت عدد aتعداد حالتهايي را كهa،mبار يا بيشتر و عددbتعداد حالتهايي كه در آن b،nبار يا بيشتر ظاهر ميشود به دست مي آوريم بنابراين بايد جايزه به نسبت a:bتقسيم كرد.پاسكال مسئلهء امتيازها را با استفاده از مثلث معروف خود حل كرد.

نوشته شده توسط ( نبی اله ابراهيمي) در 10:36 بعد از ظهر |  لینک ثابت   • 

دوشنبه 20 اسفند1386

درمان اختلالات ریاضی

 

برای مشاهده مقاله اینجا کلیک کنید  

نوشته شده توسط ( نبی اله ابراهيمي) در 10:21 قبل از ظهر |  لینک ثابت   • 

یکشنبه 19 اسفند1386

جدول كاكروي

خود را با حل يك جدول كاكرو سرگرم نماييد...

سطح راهنمائی

جدول كاكرو(Kakuro):جدول كاكرو جدولي عددي متقاطع است كه در حل آن بايستي نكات زير را رعايت نمود:

1)در هر مربع خالي،يكي از اعداد 1 تا 9 را قرار دهيد.

2)مجموع اعداد هر رديف(ستون) بايستي برابر عددي كه در سمت چپ رديف(در بالاي ستون)قرار دارد،شود.

3)در هيچ رديف(ستون)عدد تكراري نباشد.

در اين جا توجه شما را به يك جدول كاكرو به همراه حل آن جلب مي كنيم:

اكنون سعي كنيد جدول كاكروي زير را حل كنيد.حل اين جدول تا پايان هفته از نظر شما خواهد گذشت:

 

نوشته شده توسط ( نبی اله ابراهيمي) در 8:26 بعد از ظهر |  لینک ثابت   • 

یکشنبه 19 اسفند1386

معماي سن دختران و پلاك منزل

سطح راهنمائی

روزي آقاي خطيري نژاد يکي از دوستان قديمي اش که چندين سال از او بي خبر بود را به طور تصادفي در خيابان مي بيند و پس از تعارفات معمول،او را به منزلش دعوت مي کند.در راه، دوست از او مي پرسد که آيا ازدواج کرده است وفرزندي دارد ؟
او پاسخ مي گويد: " بله سه دختر دارم" . دوست مي پرسد:" چند سال دارند؟" او مي گويد که ضرب سن آن ها برابر 72 وجمع سن آن ها برابر شماره ي پلاک منزلم است . دوست در راه يک سري محاسبات انجام مي دهد و وقتي به منزل مي رسند،با ديدن پلاک به او مي گويد که بايد يک فرض ديگر در اختيارم بگذاري . او مي گويد:"دختر بزرگم خوب پيانو مي نوازد" و دوست بلافاصله جواب را مي گويد .
اما چه طور؟

 


حل : همان طور که مي دانيم مقسوم عليه هاي عدد 72 عبارتند از :

1،2،3،4،6،8،9،12،18،24،36،72

پس سن دختران را بايد دربين اين اعداد جستجو کرد. حال تمام امکانات را بررسي مي کنيم.
سن دختران بايد يکي از اين سري اعداد باشد: {توجه کنيدکه ضرب اعداد هر سري برابر 72 است .}


2،2،18(ز        1،1،72(الف
2،3،12(ح         1،2،36 (ب
2،4،9(ط        1،3،24 (ج
2،6،6 (ي         1،4،18 (د
3،3،8 (ک         1،6،12 (ه
3،4،6 (ل            1،8،9 (و


به عنوان مثال ج) به ما مي گويد که دختران 1،3،24 ساله اند.
حال مجموع اعداد هر سري را محاسبه مي کنيم :


22=18+2+ 2 (ز       74=72+1+1 (الف

17=12+3+2 (ح      39=36+2+ 1 ( ب

15=9+4+2 (ط       28= 24+ 3 +1(ج

14=6+6+2 (ي        23=18+4+ 1 (د

14=8+3+3 (ک         19=12+6+1( ه

13=6+4+3 ( ل           18=9+8+1 (و

 



پس شماره ي پلاک منزل برابر يکي از اين مجموع هاست . دربين اين سري ها، فقط دو سري مجموع يکسان دارند که مشخص شده اند و مجموع بقيه متفاوت است.بنابراين شماره ي پلاک منزل برابر 14است. چرا که اگر عددي غير از 14بود ، دوست ديگر نيازي به فرض اضافي نداشت. مثلاً اگر 23 بود بلافاصله مي گفت دختران 18،4،1 ساله اند .و لذا يکي از دو سري ( ي ) يا ( ک ) جواب معماست . سري ( ي ) به ما مي گويد که دختران به اين شرح هستند : دو دختر دو قلوي 6ساله و دختر ديگر 2ساله و سري ( ک ) به ما مي گويد که دختران به اين شرح هستند : دختر بزرگ 8 ساله و دو دختر ديگر دو قلوي3 ساله اند . چون درصورت معما عبارت " دختر بزرگ " به کار رفته است ، پس سري (ک ) جواب معماست. يعني دختران آقاي خطيري نژاد 8،3،3 ساله اند.

نوشته شده توسط ( نبی اله ابراهيمي) در 8:22 بعد از ظهر |  لینک ثابت   • 

یکشنبه 19 اسفند1386

توپ باهوش

سطح راهنمائی

فرض كنيد سه ظرف به گنجايش هاي 12، 9 ، 5 ليتر داريم. ظرف 12 ليتري پر از آب است و دو ظرف ديگر خالي هستند . مي خواهيم محتواي ظرف 12ليتري را به كمك دو ظرف ديگر به دو قسمت مساوي تقسيم كنيم اما چه طور؟
روشن است كه براي حل مساله لازم نيست از ظرف هاي واقعي استفاده كنيم بلكه كافي است جابه جايي آب را به شكل زير انجام دهيم:



 

در هر ستون،مقدار آب داخل هر ظرف،بعد از تغيير نوشته شده است.
در ستون اول :ظرف 5 ليتري را پر مي كنيم ،ظرف 9 ليتري خالي مي ماند (0) و در ظرف 12 ليتري ، 7 ليتر باقي مي ماند .
در ستون دوم :از ظرف 12 ليتري ،7 ليتر را در ظرف 9 ليتري ريخته ايم و غيره.
كوشش كنيد با تغيير نوع عمل ها ، راه حل ديگري براي اين مساله به دست آوريد.
در مورد اين مساله ي جالب ،بايد مطلب زير روشن شود:
آيا مي توان به كمك دو ظرف خالي ،از ظرف سومي كه پر از آب است هر مقدار دلخواه آب برداشت ،مثلا" از ظرف 12 ليتري و به كمك ظرف هاي 9 و 5 ليتري ،يك ليتر ،دو ليتر ،سه ليتر ،چهار ليتر .... تا 11 ليتر بر داريم ؟
تمام بحث انجام شده در بالا را مي توان به كمك توپ باهوش ،البته به شرطي كه ميز بيلياردي مخصوص آن طراحي شده باشد ، مورد بررسي قرار داد.


روي يك ورق كاغذ ، خط هاي موازي و مايلي چنان رسم كنيد كه خانه هاي شطرنجي به شكل لوزي با زاويه ي 60 درجه به وجود آيد سپس شكلOBCDA را طبق شكل زير بسازيد :



اين همان ميز بيليارد است . اگر توپ بيليارد را در طول OA حركت دهيم ،پس از برخورد به كناره ي AD ، طبق قانون، زاويه تابش برابر زاويه بازتابش است پس زاويه تابش= زاويه بازتابش ،توپ در امتداد  حركت مي كند . بعد از برخورد در  روي امتداد  به حركت در مي آيد و بعدبا تكرار اين روش به ترتيب روي خط هاي  حركت خواهد نمود .
در شكل فوق ضلع OA شامل 9 خانه (گنجايش پيمانه ي بزرگ تر)،OB شامل 5 خانه(گنجايش پيمانه ي كوچك تر) ، AD شامل 3 خانه(اختلاف حجم ظرف پر از آب وپيمانه ي بزرگ تر, 3=9-12) و بالاخره BC شامل 7 خانه (اختلاف حجم ظرف پر از آب وپيمانه ي كوچك تر, 7=5-12)مي باشد.
متذكر مي شويم كه هر نقطه واقع بر ضلع هاي ميز ، با تعداد خانه هاي معيني از OB و OA جدا شده است .مثلا" فاصله ي نقطه ي  تا OB ،چهار خانه و تا OA پنج خانه است ،از نقطه ي  تا OB چهار خانه و تا OA صفر خانه است. بنابراين هر نقطه از ضلع هاي ميز ، كه توپ بيليارد به آن جا مي رسد به وسيله ي دو عدد مشخص مي شود. اولين عدد ،يعني تعداد خانه هايي كه نقطه را از OB جدا مي كند، نماينده ي مقدار آب در ظرف 9 ليتري و دومين عدد ،يعني تعداد خانه هايي كه نقطه را از OA جدا مي كند ، نماينده ي مقدار آب در ظرف 5 ليتري مي باشد، البته بقيه ي آب در ظرف 12 ليتري خواهد بود.
اكنون توپ بيليارد را در امتداد OA حركت دهيد و ضمن اين كه متوجه نقطه های برخورد آن با كناره ها ي ميز هستيد ،حركت آن را تا تعقيب نمائيد . چند نقطه ي برخورد را براي نمونه مي نويسيم :اولين نقطه ي برخورد (0و9)A .دومين نقطه ي برخورد (5و4) .سومين نقطه ي برخورد (0و4) .نقطه ي چهارم (4و0) . نقطه ي پنجم (4و8) :[در اين لحظه توپ راهنمايي مي كند كه 8 ليتر آب را در ظرف خالي 9 ليتري بريزيم] .و....
اگر اجازه دهيد كه توپ حركت خود را ادامه دهد از تمام راس هاي لوزي ها ،خواهد گذشت.و سپس به نقطه ي اوليه ي O بر خواهد گشت.اين حركت به معناي آن است كه از ظرف 12ليتري مي توان ازيك تا نه ليتر (بايد مقدار برحسب ليتر و با عدد صحيح بيان شده باشد.) در ظرف 9 ليتري و از يك تا پنج ليتر در ظرف 5 ليتري ريخت .
اگر كمي دقت كنيم مي بينيم كه توپ مي تواند راه حل كوتاه تري به ما بدهد، براي اين منظور توپ را در امتداد كناره ي OBحركت مي دهيم و در اين حالت روي هم 8 برخورد تا رسيدن به  انجام مي گيرد.
نكته :مساله اي از اين نوع ممكن است اصلا" جوابي نداشته باشد .اما توپ چگونه اين امر را نشان مي دهد ؟
خيلي ساده : در اين حالت ، توپ به نقطه ي O برمي گردد بدون اين كه از نقطه ي مورد نظر عبور كرده باشد .
تمرين : با رسم ميز بيليارد،نشان دهيد كه نمي توان به كمك ظرف هاي 7 ليتري و 9 ليتري ،آب ظرف 12 ليتري را به دو قسمت مساوي 6 ليتري تقسيم كرد.

نوشته شده توسط ( نبی اله ابراهيمي) در 8:19 بعد از ظهر |  لینک ثابت   • 

یکشنبه 19 اسفند1386

ياضي دان منجم

سطح راهنمائی

ابوریحان محمد ابن احمد بیرونی در ذي الحجه 362هجری قمري در شهر كاث در حوالي خوارزم چشم به جهان گشود.در زمان جوانی اش دست کم چهار قدرت درخوارزم و پیرامون آن باهم درستیز بودند ، درنتیجه بیرونی از اوایل سنین بیست سالگي ، بخش اعظم عمرش را یا درخفا گذراند یا از نزد پادشاهی به نزد پادشاه دیگر می گریخت تا از او پناه جوید . از سن 17 سالگی به انجام فعالیت های علمی مهم و ویژه ای پرداخت ، در سال 379 هجری قمري  عرض جغرافیایی شهر کاث را اندازه گرفت و در یکی ازآثارش  به بررسی نقشه های جغرافیایی پرداخته است .
در اواخر قرن چهارم در عالم اسلام شورش عظیمی برپا شد و سلسله ي غزنویان روی کارآمد . این حکومت نقش بسیارمهمی درزندگی ابوریحان داشت. او درسال 389 هجری قمري کتاب " آثار الباقیه " راکه در آن به هفت کتاب قبلی اش اشاره کرده است ، تالیف کرد .او معروف ترین اثرش" ماللهند" را زمانی نوشت که در کشور هند بود و همان زمان عرض جغرافیایی یازده شهر هند را تعیین کرد . دراین کتاب بیرونی به شرح وتوصیف دین وفلسفه ي هند ، نظام طبقاتی و آداب ورسوم ازدواج درهند پرداخته است .
معروف است که وی درباره ي ماهیت نور با جوان اعجوبه ای از اهالی بخارا به نام ابوعلی سینا درگیر مباحثه ي شدیدی شده بود .
در بازگشت به غزنین و در سال 423 هجری قمری، بیرونی تالیف کتاب قانون مسعودی را به اتمام رساند و به سلطان مسعود تقدیم کرد. ارزش این کتاب به قدري بود که آن را تا حد مقایسه با المجسطی بطلمیوس بالا برد. این کتاب دایرة المعارف کاملی در نجوم به شمار می رفت، همان طور که قانون طب شیخ الرئیس ابوعلی سینا دایرة المعارف پزشکی بود. علاوه بر آن، ابوریحان بر تالیف التفهیم در نجوم و نیز الجماهر در شناخت گوهرها و کانی شناسی همت گماشت.
ابوریحان در محاسبات خویش از نوعی ترازوی ویژه استفاده می کرد که پدربزرگ ماشین حساب های امروزی محسوب می شود. ايده هاي او در ریاضیات الگوئي براي حکیم عمر خیام نیشابوری شد و در قرن هفتم از این دو به خواجه نصیرالدین طوسی انتقال یافت.
ابوریحان عدد پی را محاسبه کرد، محیط زمین را اندازه گیری نمود، موقعیت ستارگان را با اسطرلاب به دست آورد و کره ي جغرافیایی ساخت.
او شیوه ی جديدي براي اندازه گیری فاصله های روی زمين معرفی نمود و شعاع زمین را به طور دقيق به دست آورد که این اندازه تا قرن دهم درکشورهای غربی به دست آورده نشده بود ، کتاب قانون مسعودی وی شامل جدولی است که مختصات ششصد مکان را ارائه می دهد .

 

علاقه هاي بیرونی بسیار گسترده و ژرف هستند و او تقریبا" در کلیه ي رشته های علمی زمان خود کار کرده است . او به فلسفه و مباحث نظری بی توجه نبوده ، ولی به مطالعه ي پدیده های قابل مشاهده در مورد طبیعت و بشر میل شدیدی داشته است . تقریبا" نصف کل آثار او درباره ي نجوم است ،ریاضیات به نوبه ي خود مقام دوم را درآثار او داراست ، اما این ریاضیات مطلقا" ریاضیات کاربردی است .



 

نوشته شده توسط ( نبی اله ابراهيمي) در 8:14 بعد از ظهر |  لینک ثابت   • 

یکشنبه 19 اسفند1386

رياضي دان عارف

سطح راهنمائی

فیثاغورث درسال572قبل از میلاد در شهر گاژرنس متولد شد. فيثاغورث كه تا حدودي از شخصيت هاي اساطيري به نظر مي رسد در عين حال عارف ، رياضي دان و دانشمندي بودكه استعدادهاي او مانع پيشرفتش شد وبه قولي «يك دهم شهرت او نتيجه ي نبوغ وي ومابقي حاصل ارشاد ورسالت او است »شرح زندگی او افسانه ای است آمیخته با غرایب وسرشار از داستان های باور نکردنی . اما شخصیت او از لحاظ پیشرفت ریاضیات فقط وقتی اهمیت دارد که جنبه های عرفانی اعتقادات  عجیب او رادر مورد خاصيت هاي اعداد نادیده بگیریم،خاصيت هائي كه با اعتقادات مذهبي والهامات آسماني او عجين بوده است.فيثاغورث مدت ها در مصر به سر برد و در خدمت كاهنان وروحانيان مصري به شاگردي پرداخت  واز آن جا روانه ي بابل شد ودوران شاگردي رااز نو آغاز نمود وآن گاه به وطن بازگشت ودر كروتون واقع در ايتالياي جنوبي مكتب اخوتي دائر كرد تا بتواند مسائل عالي رياضيات را به نام نظريه هاي فيزيكي واخلاقي تدريس كند وپيشرفت دهد . در افسانه ها چنين آمده است كه متعصبان مذهبي وسياسي، توده هاي مردم را عليه او شوراندند ودر عوض نور هدايتي كه وي به آن ها داده بود،مكتب ومعبد اورا آتش زدند ووي در ميان شعله هاي آتش جان سپرد.

چنان كه مشهور است فيثاغورث ما بين اروپايي ها اولين كسي بود كه در اين نكته اصرار ورزيد كه در هندسه بايد ابتدا «اصول موضوع»و«اصول متعارفي»را معين كرد وآن گاه با تكيه بر آن ها روش استنتاج  را پيش گرفت وبا اين روش ،باعث پيشرفت مقوله ي استدلال دررياضيات گرديد. به اين جهت فیثاغورث را اولین کسی می دانند که استدلال را وارد ریاضیات کردواین یکی از مهم ترین حوادث علمی است.قبل از فیثاغورث، هندسه عبارت بود از مجموعه ي قواعدی که حاصل تجارب وادراکات متفرق بودند و هیچ گونه ارتباطی با هم نداشتند وهیچ کس حتی حدس نمی زد که مجموعه ی این قواعد را ممکن است از تعداد بسیار کمی اصول نتیجه گرفت.امروزه استدلال ریاضی تاآن حد به عنوان اساس و مبنای این علم به شمارمی رودکه حتی تصور این موضوع نیز برای ما ممکن نیست که ریاضیات بدون استدلال چه وضع وحالی خواهدداشت.
دومین پیشرفت عظیمی که در ریاضیات مرهون مکتب فیثاغورث می باشیم مساله ای است که با حیات این مکتب بستگی داشته است ، این که برخلاف اعتقادات فيثاغورث ،اعداد طبيعي یعنی1و2و3و....برای بنا نهادن ریاضیات حتی به صورت ابتدایی ومقدماتی که وی در نظر می گرفت،کافی نیستند.
مساله اي که موجب بطلان اعتقادات فیثاغورث گردید حکم زیر بود:هرگز نمی توان دو عدد صحیح چنان یافت که مربع یکی مساوی با دو برابر مربع دیگری باشد. این حکم را می توان با استدلال ساده ای که در دسترس هر کسی که مقدمات نا چیزی از حساب و جبر مقدماتی رامي داند ،اثبات کرد.
فرض کنیمa,bدو عدد صحیح نسبت به هم اول باشندوداشته باشیم   .
اگرa فرد باشد تساوی فوق ممکن نیست زیرا   فرد می شود وحال آن كه    زوج است .پسaرازوج فرض می کنیم مثلا" آن را مساوي 2Cمی گيريم.تساوی بالا به صورت زیر در می آید ویا  از این رابطه معلوم می شود که b  زوج است و چونaهم زوج بود، a,bدارای مقسوم علیه مشترک 2 هستند واین مخالف با فرض است. 
 
فیثاغورث در سال 500قبل از میلاد درمتاپونت وفات یافت وپس از فوت وي شاگردانش مهاجرت نمودند .پیروان فیثاغورث ،حساب, موسیقی ,هندسه و هیئت را توسعه دادند ودر علم طب پیشرفت های عمده ای نمودند.


منبع:شرح حال ریاضی دانان ایران وجهان
تالیف:اکبر مرتضی پور

نوشته شده توسط ( نبی اله ابراهيمي) در 8:11 بعد از ظهر |  لینک ثابت   • 

یکشنبه 19 اسفند1386

رياضي دان شاعر


سطح راهنمائی


 

«اصيل ترين خلاقيت هاى اين عصر (پايان سده ي يازدهم ميلادى) در زمينه ي رياضيات صورت گرفت و از اصيل ترين نابغه هايى كه اين خلاقيت ها را به ايشان مديونيم، عمرخيام ايرانى است. از اين رو شايسته است اين عصر را عصر خيام بناميم. او به طبقه بندى بسيار شايسته اى از معادلات دست زد. از جمله ۱۳ صورت مختلف از معادله هاى درجه سوم تشكيل داد، كوشيد همه ي آن ها را حل كند و براى تعدادى از آن ها راه حل هندسى ارائه داد. به خواست سلطان جلال الدين سلجوقى، گاه شمار تازه اى بنيان گذاشت كه دقت بى اندازه اى داشت، شايد كمى بيش تر از گاه شمارى ما...»
جورج سارتن:هنوز هم، همه، تقويم جلالى را با نام خيام مى شناسند.
تا مدت ها اروپايي ها ايران را با نام خيام مى شناختند. غياث الدين ابوالفتح عمربن ابراهيم خيام (خيامى) در سال ۴۳۹ هجرى (۱۰۴۸ ميلادى) در نيشابور متولد شد. او در زمينه ي رياضيات، فلسفه و نجوم تخصص داشت به طورى كه او را در حكمت، تالى ابوعلى سينا مى خوانند و در رياضيات سرآمد فضلا و در احكام نجوم ،همه قول او رامسلم مى دانستند.
كارهاى خيام در رياضيات، بكر و شگفت انگيز است. او براى نخستين بار در تاريخ رياضى اعلام كرد: معادله هاى درجه سوم را نمى توان تنها با يارى خط كش و پرگار حل كرد.
خيام با تقسيم بندى معادله هاى درجه سوم، اغلب آن ها را به كمك مقاطع مخروطى حل مى كند و امكان وجود دو جواب را براى معادله هاى درجه سوم در بررسى خود قرار مى دهد. البته خيام به جواب هاى منفى معادله توجه نمى كند.در ضمن به سادگى از كنار امكان وجود سه جواب براى معادله هاى درجه سوم رد مى شود.
خيام در فن جبر و مقابله، معلومات تازه اى به دست آورده بود. كتابى در اين باره نوشته كه اثر مهم او در علم همان است. از جمله كارهاى ديگر وى وضع هندسه ي تحليلى است كه برخلاف حقيقت، آن را منسوب به دكارت دانسته اند.

در هر كجاى دنيا كه  از حكمت و رياضيات، ادبيات و نظم و نثر و فلسفه سخن به ميان مى آيد، حكيم عمرخيام يكى از صدرنشينان مجلس  و شمع اصحاب كمال است. ادبيات جهان هم او را به عنوان يكى از مفاخر ايران و مشاهير جهان شناخته است.


منابع: 1) سرگذشت رياضيات ، پرويز شهرياري

    2) شرح حال رياضي دانان ايران و جهان، اكبر مرتضي پور

نوشته شده توسط ( نبی اله ابراهيمي) در 8:8 بعد از ظهر |  لینک ثابت   • 

یکشنبه 19 اسفند1386

محیط زمین و اراتستن

محيط زمين

در اين مقاله ، روشي كه اراتستن براي محاسبه ي محيط زمين به كار برد را به شما معرفي مي كنيم...

سطح راهنمائی


 

در ظهر روز آخر خرداد ماه پرتو خورشيد در شهر سين به طور عمود به داخل چاهي مي‌تابد و در همين لحظه در شهر اسكندريه كه 520 مايل با شهر سين فاصله دارد،پرتو خورشيد با تكه چوب 10 فوتي كه به طور قائم در زمين فرو رفته، زاويه ي 5/7 درجه ‌تشكيل مي‌دهد.

اراتستن با اندكي تفكر با استفاده از اين موضوع و هم‌چنين با پاره‌اي محاسبه، اعلام كرد كه توانسته محيط زمين را حتي بدون دانستن قطر يا شعاع آن به‌دست آورد.
او اين گونه استدلال كرد كه با توجه به آن‌چه در شكل (1)‌ مي‌بينيد. چون پرتوهاي خورشيد به طور موازي به سطح كره‌ي زمين مي‌رسند و بر آن عمودند،پس دو زاويه ي BED , ACB برابرند.

 


از طرفي چون زاويه‌ي ACB> يك زاويه ي مركزي است پس با كمان روبه‌روي آن برابر است يعني: ACB>= .

از طرفي چون : 360=48×5/7 ، اگر طول كمان كه همان فاصله‌ي ميان دو شهر سين و اسكندريه يعني 520 مايل است را 48 برابر كنيم،محيط زمين به دست خواهد آمد : مايل 24960=48×520 كه دقيقاً همان محيط كره‌ي زمين مي‌باشد.

منبع :

سرگرمي هاي علمي و آموزشي 1

نوشته شده توسط ( نبی اله ابراهيمي) در 8:4 بعد از ظهر |  لینک ثابت   • 

یکشنبه 19 اسفند1386

زنبور ریاضیدان

زنبور و قطره ي شهد 

سطح راهنمائی

اگر زنبوري روي جدار خارجي يك ليوان بنشيند و با خوشحالي يك قطره ي شهد را در روبروي خود (روي جدار داخلي ليوان) ببيند،‌به نظر شما چگونه مي‌تواند كوتاه ترين راه را براي رسيدن به قطره ي شهد پيدا كند؟ شكل زير را ببينيد.

 

ارتفاع و قطر ليوان به ترتيب20 و10 سانتي‌متر بوده و فاصله‌ي قطره ي شهد از لبه‌ي بالايي ليوان 3 سانتي‌متر است . (از ضخامت جداره ي ليوان صرفنظر مي شود.)

براي حل اين مسأله ، سطح جانبي ليوان (استوانه‌اي شكل) را باز مي‌كنيم تا مستطيلي به ابعاد 20 و 4/31(محيط قاعده ي استوانه ) سانتي متر به دست آيد .

 

ما بايد نقطه‌اي از لبه‌ي ليوان را پيدا كنيم كه زنبور ضمن عبور از آن ، كوتاه ترين راه را طي كند .مانند شكل زير از نقطه‌ي B عمودي بر طول مستطيل اخراج كرده و به همان اندازه امتداد مي دهيم تا نقطه‌ي C به دست آيد. از نقطه‌ي C به A وصل مي‌كنيم تا طول مستطيل را در نقطه‌ي D قطع كند. در اين صورت براي هر نقطه ي P بر طول مستطيل خواهيم داشت: .

 



و BD=CD . فاصله‌ي زنبور و قطره برابر است با نصف محيط قاعده ي استوانه. (چون زنبور و قطره روبه‌روي هم قرار دارند) پس : سانتي‌متر 7/15 =AB.


سانتي متر
سانتي متر


اكنون صفحه ي مستطيلي شكل را مجددا" به شكل استوانه در مي آوريم ، در نتيجه زنبور بايد مسير AD را روي جدار خارجي ليوان و مسير BDرا روي جدار داخلي ليوان طي كند تا كوتاه ترين راه را طي كرده باشد و اين برابر 8/16 سانتي متر مي باشد .

 


منبع: كتاب رياضيات زنده
 

نوشته شده توسط ( نبی اله ابراهيمي) در 7:59 بعد از ظهر |  لینک ثابت   • 

یکشنبه 19 اسفند1386

عملیات هوایی

سطح راهنمائی

در يك عمليات نظامي، فرماندهان نيروي هوايي تصميم گرفتند كه يكي از انبارهاي مهمات دشمن را بمباران كنند.اما در اين عمليات،مسافتي كه هواپيما بايد طي مي‌كرد تا مي‌توانست انبار را بمباران كند،تقريبا" سه برابر شعاع عمل هواپيما بود.(مسافتي كه هواپيما با توجه به ميزان سوخت محدود خود مي تواند طي كند را شعاع عمل هواپيما گويند و با R نشان مي‌دهند.)

 

بنابراين فرماندهان تصميم گرفتند كه به جاي يك هواپيما از ده هواپيما استفاده كنند كه همگي مخزنشان پر بوده و فقط يكي از آن‌ها حامل بمب است و نه هواپيماي ديگر در بين راه،هر يك به نوبت،باقي مانده ي سوخت خود را بين هواپيماهاي ديگر تقسيم مي كنند و خود در همان جا متوقف مي شوند تا اين كه هواپيمايي كه حامل بمب است، به هدف برسد.اما فرماندهان نگران بودند كه آيا ده هواپيما براي اين منظور كافي است؟ و برنامه‌ي سوخت‌گيري در بين راه چگونه تنظيم شود؟

 

 

يك راه حل: 

ده هواپيما به طور همزمان با مخزن‌هاي پر از پايگاه حركت مي‌كنند و يكي از آن‌ها حامل بمب است. هنگامي كه هواپيماها سوخت خود را مصرف كردند و از سوختشان باقي ماند، يكي از هواپيماها سوخت باقي‌مانده را بين نه هواپيماي ديگر تقسيم مي‌كند يعني به هر كدام به اندازه‌ي سوخت مي‌دهد تا مخزن همه‌ پر شود و متوقف مي‌شود.(با مصرف سوخت،مي توان مسافت را طي كرد.)هنگامي كه هواپيماها سوخت خود را مصرف كردند و سوخت برايشان باقي ماند، يكي از هواپيماها،باقي‌مانده‌ي سوخت خود را بين هشت هواپيماي ديگر تقسيم مي‌كند كه به هر كدام مي‌رسد و دوباره مخزن‌ها پر مي‌شود و هواپيمايي كه سوخت خود را تقسيم كرد، متوقف مي‌شود.(با مصرف سوخت،مي توان مسافت را طي كرد.) هواپيماها همين طور به عمل سوخت‌گيري در حال پرواز ادامه مي‌دهند تا اين كه آخرين هواپيما كه حامل بمب است به هدف برسد و انبار را بمباران كند.

 


همان‌طور كه گفته شد،در طول مسير به هواپيماي اصلي به اندازه‌ي سوخت اوليه اش اضافه مي‌شود. بنابراين هواپيماي اصلي مي‌تواند به اندازه‌ي  و يا مسافت را طي كند.ولذا .يعني با اين روش سوخت‌گيري و با تعداد ده هواپيما،مي‌توان هدفي كه در فاصله‌ي تقريبي 3 برابر شعاع عمل هواپيما باشد را بمباران كرد. 

نوشته شده توسط ( نبی اله ابراهيمي) در 7:53 بعد از ظهر |  لینک ثابت   • 

شنبه 18 اسفند1386

مساحت ذوذنقه

مساحت یک ذوذنقه

در ذوذنقه  ABCD  دو قطر بر هم عمود اند. ارتفاع و طول یکی از قطرها داده شده است. مساحت ذوذنقه را بدست آورید

این مسئله اگرچه ظاهری ساده دارد ولی باطن اش کمی "شیطنت آمیز" است! (به تعبیر من زیباست).  نکته ی بسیار ظریفی در آن نهفته است که در بدو امر درست به نظر نمی آید. خیلی دقت لازم است تا شخص متوجه آن نکته شود، ولی وقتیکه هم آن نکته معلوم گشت، مسئله فقط در "نیم سطر" حل میشود.

 

من با آنکه چند ماه پیش آنرا از دو راه مختلف حل کرده بودم ولی تا همین هفته ی گذشته که داشتم شکلش را میکشیدم و آنرا آماده میکردم تا پستش کنم متوجه آن نکته ی زیبا نشده بودم، ولی وقتیکه متوجه آن شدم علاقه ام برای اعلام مسئله دوچندان شد. شما هم لطفا" حوصله داشته باشید و به مسئله فکر کنید و بخصوص به شکل خیلی دقت نمایید. امیدوارم موفق به حل آن بشوید. راستش برای حل کردن این مسئله به معلوماتی بیش از معلومات کلاس هشت و نه هم احتیاجی نیست. این را گفتم تا مبادا شما تسلیم شوید و دست از سر مسئله بردارید. این مسئله را من از یکی از المپیاد های ریاضی اوکرایین گرفته ام.

 

 


ادامه مطلب
نوشته شده توسط ( نبی اله ابراهيمي) در 11:40 قبل از ظهر |  لینک ثابت   • 

شنبه 18 اسفند1386

فیل های شگفت آباد

معمای فیل های شگفت آباد

 فیل های شگفت آباد هم مثل همه ی چیزهای آن دیار یک جوری عجیب اند: فیل های نر در تابستان ها ده در صد افزایش وزن پیدا میکنند و در زمستان ها ده در صد کاهش وزن. فیل های ماده درست برعکس، در تابستان ها ده در صد کاهش وزن پیدا میکنند و در زمستان ها ده در صد افزایش وزن.

 

راجا و ماجا همزمان با هم در اول فروردین دوازده سال پیش به دنیا آمدند. در اول فروردین امسال هر یک از آنها دقیقا" سه تن وزن داشت. سوال ما اینک از شما اینست:  آنها روزیکه به دنیا آمدند هر کدام چقدر وزن داشتند و اختلاف وزن شان چه اندازه بود؟ (جواب بر حسب کیلوگرم باشد)


ادامه مطلب
نوشته شده توسط ( نبی اله ابراهيمي) در 11:37 قبل از ظهر |  لینک ثابت   • 

شنبه 18 اسفند1386

یک معما ، یک مسئله

معمای گل های گلدان دوست.

به خانه ی دوستی رفته بودم. گفت میخواهد مرا به گلخانه اش ببرد و گلدان پر از گل زیبایی را که خود آرایش کرده تا در روی میز پذیرایی بگذارد به من نشان دهد ولی گفت که دوست دارد من از قبل حدس بزنم که چند شاخه گل در آن گلدان است. گفتم تصدقت شوم صاحب کرامات که نیستم که از غیب خبر داشته باشم! چیزی بگو، حرفی بزن، یک راهی بنما تا بتوانم حدس معقولی بزنم. 

                                          

او که با طبع من آشنا بود و میخواست جوابم را مطابق طبعم بدهد گفت همه ی آنها بجز هفت تا، گل نرگس اند، همه ی آنها بجز هشت تا، گل لاله اند و همه ی آنها بجز نه تا، گل سرخ اند. دوست من چند شاخه گل در کار داشت؟!

 مسئله ی سکه ی محاط شده.

سه سکه به شعاع های 6  و  7  و  8  میلیمتر بر روی یک میز و در کنار هم طوری قرار گرفته اند که با هم مماس خارج اند. شعاع دقیق بزرگترین سکه ای را که میتوان در فضای خالی بین آنها قرار داد چقدر است؟  

                          

                          

راهنمایی. اگر پس از مدتی تفکر و تلاش توفیقی در حل مسئله پیدا نکردید شاید مایل باشید که نخست مسئله ای مشابه ولی ساده تر را حل کنید و پس از گرم شدن باز به سراغ مسئله اصلی بروید. در اینصورت شعاعها را به جای ۶ و ۷ و ۸ میلیمتر، ۱ و ۲ و ۳ میلیمتر انتخاب نمایید، ببینید چه میکنید!

شاید در این فکر هستید که چطور ممکن است این مسئله آسانتر از قبلی باشد. اینکه فقط اعدادش عوض شده اند چیز دیگری تغییر نکرده است. ظاهرا" هم همین است، اما به واقع اینطور نیست.  ۱ و ۲ و ۳ یک رابطه ای با هم دارند که ۶ و ۷  و ۸ ندارند، باور بفرمایید! 

(در هر حال جواب برای شعاعهای ۱ و ۲ و ۳ این است:  r=6/23 mm )

تاکید، بیشتر بر روی راه حل های ریاضی است ولی راه حل هایی که با استفاده از ماشین حسابهای ترسیمی و یا با کامپیوتر هم بدست آیند مورد تقدیر است.


ادامه مطلب
نوشته شده توسط ( نبی اله ابراهيمي) در 11:33 قبل از ظهر |  لینک ثابت   • 

شنبه 18 اسفند1386

مساحت مثلث

مثلثی محاط در یک مربع

مثلث راستگوشه ای با ابعاد  ۵ و ۱۲ و ۱۳ در یک مربع محاط شده است. طول دقیق ضلع مربع یا مساحت آنرا  بدست آورید.

                                        

مسئله را در حالت کلی که طول اضلاع مثلث a و b و c باشد نیز حل نمایید و مساحت مربع را بر حسب این سه پارامتر معلوم سازید.


ادامه مطلب
نوشته شده توسط ( نبی اله ابراهيمي) در 11:1 قبل از ظهر |  لینک ثابت   • 

جمعه 17 اسفند1386

معما

 

روی هر تصویر کلیک کنید

http://demonstrations.wolfram.com/ColorBlindness/  TightlyPackedSquares  CakeIcingPuzzle  Sicherman Dice Logistic Map   2-pire map  FractalRightTriangle ThreeDistanceTheorem

نوشته شده توسط ( نبی اله ابراهيمي) در 11:37 قبل از ظهر |  لینک ثابت   • 

جمعه 17 اسفند1386

انیمیشن و ریاضی

  •  

  •  

  • نوشته شده توسط ( نبی اله ابراهيمي) در 11:35 قبل از ظهر |  لینک ثابت   • 

    جمعه 17 اسفند1386

    نمونه سوالات المپیاد راهنمایی

  •  

  •  

  • نوشته شده توسط ( نبی اله ابراهيمي) در 11:34 قبل از ظهر |  لینک ثابت   • 

    جمعه 17 اسفند1386

    نمونه سوالات المپیاد راهنمایی

  •  
  •  
  •  
  •  
  • نوشته شده توسط ( نبی اله ابراهيمي) در 11:32 قبل از ظهر |  لینک ثابت   • 

    جمعه 17 اسفند1386

    نمونه سوالات امتحانی

  •  
  •  
  • نوشته شده توسط ( نبی اله ابراهيمي) در 11:30 قبل از ظهر |  لینک ثابت   • 

    جمعه 17 اسفند1386

    بازی و ریاضی

     

    بازی سودوکو

    نوشته شده توسط ( نبی اله ابراهيمي) در 11:29 قبل از ظهر |  لینک ثابت   • 

    جمعه 17 اسفند1386

    بازی و ریاضی

    بازی انیمیشن دستگاه مختصات

    نوشته شده توسط ( نبی اله ابراهيمي) در 11:27 قبل از ظهر |  لینک ثابت   • 

    جمعه 17 اسفند1386

    بازی و ریاضی

     

    بازی خط های موازی محور های مختصات

    نوشته شده توسط ( نبی اله ابراهيمي) در 11:25 قبل از ظهر |  لینک ثابت   • 

    پنجشنبه 16 اسفند1386

    شگفتی ها و زیبایی های ریاضی

     شگفتی هایی در حساب
       

    گاهی اوقات دانش آموزان ناخواسته ایده هایی را برای دریافت ویژگی های ریاضیات به ما معرفی می کنند.

    اغلب دیده ایم که آنها کارهایی را که از نظر ریاضیات تماما ً اشتباه است ، انجام می دهند و در کمال شگفتی به جواب های صحیح می رسند. این شگفتی باعث می شود دانش آموزان کار اشتباهشان را تصدیق و تکرار کنند چرا که نتیجه ی درستی دربر داشته است.

    یکی از رایج ترین ِ این اشتباهات در ساده کردن کسرها مشاهده می شود که در این مطلب به آن می پردازیم. به کسرهای زیر دقت کنید :

    اگر شما کسر های را ساده کنید با کمال شگفتی می بینید که همان کسر های بالا به دست می آیند. واقعا ً شگفت آور است!

    شگفت آورتر آن است که بدانید این 4 کسر و این اعداد دورقمی، تنها اعداد دورقمی هستند که این ویژگی را دارند. البته تمام کسرهای دو رقمی که با مضارب 11 ساخته می شوند، مانند نیز این ویژگی را دارند که به آن ها کسرهای بدیهی می گوییم. اما منظور ما کسرهای غیر بدیهی ( کسرهایی که حاصل آن ها مخالف 1 است) را مورد بررسی قرار می دهیم.

    اکنون نشان می دهیم که چگونه میتوان این اعداد را به دست آورد و چرا این اعداد تنها اعداد با این ویژگی هستند.

    به یاد داریم که اگر a ، x و y سه رقم ( عدد یک رقمی ) باشند، اعداد دورقمی ِ xa و ay این گونه نمایش داده می شوند :

    نمونه وار اگر a=2 و x=3 و y=4 باشد آنگاه

    اکنون کسر را تشکیل می دهیم. به این ترتیب

    با الگوی پیشنهادی بالا بایستی پس از ساده کردن ِ a از صورت و مخرج ، به کسر برسیم یعنی

    بنابراین باید داشته باشیم

    x و a و y ارقام صحیح هستند زیرا از ابتدا آن ها را رقم انتخاب کرده بودیم. اکنون وظیفه داریم x و a را به گونه ای انتخاب کنیم که y نیز یک رقم صحیح شود. برای دوری از محاسبات جبری بسیار، می توانیم جدولی به صور زیر بسازیم و در آن به ازای مقادیر مختلف a و x ، مقدار y را از فرمول به دست آورده و در خانه های متناظر جدول قرار دهیم.

     

    به دست آوردن دیگر اعداد جدول به عهده ی شماست تا مطمئن شوید 4 عدد مشخص شده تنها اعداد مناسب برای y هستند.

    از جدول بالا مشاهده می شود که اگر x و a به ترتیب 1 و 6 باشد آنگاه y برابر با 4 خواهد بود که در شرایط دلخواه صدق کند و اگر x و a به ترتیب 2 و 6 انتخاب شوند، y برابر با 4 خواهد شد که کسر های و را تشکیل می دهند.

    همچنین اگر x و a به ترتیب 1 و 9 باشد آنگاه y برابر با 5 و اگر4 و 9 انتخاب شوند، y برابر با 4 خواهد شد که کسر های و به دست می آیند. به این ترتیب این جدول ما را متقاعد می کند که تنها 4 کسر ذکر شده دارای این ویژگی هستند.

    شاید بیش از این ها شگفت زده شوید اگر بدانید که این روش عجیب و غریب خط زدن ارقام ( ساده کردن ) برای بعضی کسر های با صورت و مخرج بیش از دو رقم نیز برقرار است. نمونه وار در کسر می توانید این گونه ساده کردن را امتحان کنید که به نتیجه ی زیر خواهید رسید:

    خیلی زود دانش آموزان و دانشجویان مشتاق خواهند گفت که این کسر ها یا به بیان دیگر این اشتباه خنده آور را می توان به صورت زیر گسترش داد :

    در پایان برای آن دسته از علاقه مندانی که آرزو دارند با کسرهای بیشتری که دارای این ویژگی شگفت هستند آشنا شوند، کسرهای زیر را معرفی می کنیم. این عزیزان بایستی درستی ِ این کسرها را تحقیق و تصدیق کنند و برای کشف کسرهای بیشتری از این قبیل تلاش کنند.

     

     
    نوشته شده توسط ( نبی اله ابراهيمي) در 1:49 بعد از ظهر |  لینک ثابت   • 

    پنجشنبه 16 اسفند1386

    شگفتی ها و زیبایی های ریاضی8

      شگفتی هایی در حساب
     

    یکی از محبوب ترین داستان های موجود در تاریخچه ی ریاضیات و ریاضی دانان، زندگی نامه ریاضی دان نامی « کارل فردریک گاوس Carl Friedrich Gauss - 1777-1855 » است .

    وی در سن 10 سالگی مجموع اعداد 1 تا 100 را به طور ذهنی، در شرایطی که به کارهای دیگر مشغول بود، به دست می آورد.

    روشی که او برای محاسبه ی مجموع اعداد 1 تا 100 ارائه کرده، برای آموزش به دانش آموزان، بسیار مناسب است. حتما ً کسانی که کمی با دنباله های اعداد سروکار داشته اند این روش را می شناسند اما شاید ندانند که این روش به روش گاوس مشهور است.

    روند کار این گونه است که :

    اولین عدد ( یعنی 1 ) را با آخرین عدد ( یعنی 100 ) جمع می کنیم، حاصل 101 می شود.

    دومین عدد ( یعنی 2 ) را با عدد قبل از آخر یعنی 99 جمع می کنیم، حاصل 101 می شود.

    به همین ترتیب ادامه می دهی تا به اعداد 50 و 51 می رسیم :

    اکنون مجموع این 50 جفت عدد برابر است با :

    جالب است بدانید اگر شما هر دنباله ترتیبی از اعداد صحیح داشته باشید، با همین روش می توانید مجموع آن ها را بیابید. این ها کارهایی است که گاوس در سن 10 سالگی ! انجام می داد.

    فرمول عمومی برای محاسبه ی مجموع ِ n عدد صحیح متوالی که a نخستین آن ها و b آخرین آن هاست، به صورت زیر است :

    منبع توسط:حسن ایزدی مهر سرپرست سایت ستارگان ریاضی
    نوشته شده توسط ( نبی اله ابراهيمي) در 1:42 بعد از ظهر |  لینک ثابت   • 

    پنجشنبه 16 اسفند1386

    شگفتی ها و زیبایی های ریاضی7

      شگفتی هایی در حساب
      

    گاهی اوقات اگر دقت کنید که چه انجام می دهید، الگوریتم های ضربی میانبر های ضربی زیبایی را به شما معرفی می کنند.

    از شما می خواهیم که ضرب های مختلفی را با اعداد 21 و 31 و 41 و 51 و ... انجام دهید. بااین کار شما به زودی به سمت ِ میانبر های زیبای ضربی روان خواهید شد.

    چگونگی ضرب کردن با 21 : عدد اصلی را دو برابر کنید و حاصل را در 10 ضرب کنید . سرانجام عدد اصلی را به آن بیافزایید.

    به عنوان مثال ، برای ضرب 37 در 21 این گونه عمل می کنیم :

    چگونگی ضرب کردن با 31 : عدد اصلی را سه برابر کنید و حاصل را در 10 ضرب کنید . سرانجام عدد اصلی را به آن بیافزایید.

    نمونه وار ، برای ضرب 43 در 31 این گونه عمل می کنیم :

    چگونگی ضرب کردن با 41 : عدد اصلی را چهار برابر کنید و حاصل را در 10 ضرب کنید . سرانجام عدد اصلی را به آن بیافزایید.

    به عنوان مثال ، برای ضرب 47 در 41 این گونه عمل می کنیم :

    به ین ترتیب تردیدی نیستکه می توانید این الگو ها را گسترش دهید .

    منبع توسط:حسن ایزدی مهر سرپرست سایت ستارگان ریاضی
    نوشته شده توسط ( نبی اله ابراهيمي) در 1:40 بعد از ظهر |  لینک ثابت   • 
    مطالب قدیمی‌تر