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長方形、ひし形、正方形

対角線は四角形について多くのことを物語ります。長方形では、それらは等しいです。ひし形では垂直。広場で、両方とも。 発見者 正方形の対角線上にある最も有名な文書は、現在イェール大学にある紀元前 1800 ~ 1600 頃のバビロニアの粘土板YBC 7289 です。対角線のある正方形と、誤差が 100 万分の 1 未満である $\sqrt{2}$ の値が表示されます。長方形とひし形の対角線の性質はユークリッドの原論の平行四辺形の定理に従います。 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 タブレットに書かれた数字は60を基底として1;24,51,10、つまり$1 + \tfrac{24}{60} + \tfrac{51}{60^2} + \tfrac{10}{60^3} \approx 1{,}414213$となります。律法学者がそれをどのように計算したかは誰も正確には知りません。仮説の 1 つは、今日ではヘロン と呼ばれる逐次近似法を使用したということです。 アレクサンドリアのサギ、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 後にギリシャ人は、正方形の対角線と辺には共通の尺度がないことを発見しました。これは、$\sqrt{2}$ が分数ではないことを示す最初の既知の証拠です。ピタゴラス学派によるこの発見は、数と長さについての私たちの考え方を変えました。 日常生活での応用 正方形を確認します。 レンガ職人や大工は、形、ドア、絵画の 2 つの対角線を測定します。それらが同じであれば、平行四辺形は長方形になります。 フェンスと手すり。 金網はダイヤモンドを形成します。対角線を垂直にすると、キャンバスが破れることなく伸びることができます。 凧。 凧の交差した棒は対角線が直角です。 A4 用紙 辺の比率は正方形の対角線と同じ$\sqrt{2}$で、半分に折っても形状が保たれます。 出典: YBC 7289 および 2 のルート (MacTutor) · 要素、命題 I.34。

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平行四辺形の性質

対辺が等しく、対角が等しく、対角線が半分になります。平行四辺形は力と関節機構を表しています。 発見者 最初の性質はユークリッドの原論の命題 I.34 (c. 300 BC) にあります。つまり、平行四辺形では、向かい合う辺と角は等しく、対角線は同じ領域の 2 つの部分に分割されます。幾何学の外では、 平行四辺形はフランドルのシモン・ ステヴィン (1586) によって使用され、プリンキピア (1687) でアイザック・ ニュートンによって宣言された力の平行法則で名声を博しました。点に作用する は、それらによって形成される平行四辺形の対角線に相当します。 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 サイモン・スティーブン。作者不明 · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン アイザック・ニュートン。ゴッドフリー・ネラー (1646–1723) · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン 歴史 ユークリッドの証明では、平行線と ALA の場合との間の交互の角度を使用して、対角線を描き、形成された 2 つの三角形を比較します。このスレッドが従うのと同じスクリプトです。 平行四辺形の対角線から、比較に使用された 2 つの三角形が明らかになります。ブログからのオリジナルの教訓的なイラスト。 1603 頃にクリストフ シャイナーによって発明されたパンタグラフは、平行四辺形を形成するヒンジ付きバーを使用して図面を別の縮尺にコピーします。つまり、平行四辺形が変形しても、対辺は平行のままです。同じ原理が多関節照明器具や機械機構にも見られます。 クリストフ・シャイナー。英語: en:Christoph Thomas Scheffler。ドイツ語: クリストフ・トーマス・シェフラーより。 · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン 日常生活での応用 力とベクトル 2 隻のタグボートが船を牽引する効果を調べるには、平行四辺形の法則を使用して力を加算します。 電気スタンド 多関節バーが平行四辺形を形成しているため、ランプは常に同じ傾きを保ちます。 車用ハサミ (ジャッキ)。 アコーディオン ジャッキは関節式の菱形です。ネジを回すと車が上がります。 斜め駐車 傾斜スペースは平行四辺形です。 出典: 要素、命題 I.34 · Stevin (MacTutor) · Sheiner (MacTutor)。

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台形の性質

台形には一対の平行な側面があり、多くのスロープ、屋根、ポケットに隠れている形状です。 発見者 この言葉の現代的な意味はポシドニウス (紀元前1世紀) とプロクロス (紀元5世紀) に由来しており、 ポシドニウスは一対の平行な辺を持つ四角形を、 持たない四角形から分離したと記録している。ユークリッドの場合、台形とは、正方形、長方形、ひし形、平行四辺形ではない四角形のことです。台形の面積、つまり底辺の平均と高さの積は、アレクサンドリアのサギ (西暦 1 世紀) の作品に登場します。 ポシドニウス、後の芸術的表現。Sailko · ウィキメディア コモンズ · CC BY 3.0 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 アレクサンドリアのサギ、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 歴史 基底平均化の同じ考え方は、現代の微積分に到達した手法である台形則にも見られ、曲線の下の面積を台形の帯に分割して近似します。これは、単純な公式が存在しない領域を計算するために工学やコンピューターで使用されます。 2016 で、 歴史家のマチュー・ オッセンドライバーは、紀元前 350 から 50 の間にバビロニアの天文学者がすでに空中ブランコを使って木星が空を移動する距離を計算していたことを示しました。この推論は、ヨーロッパが 14 世紀になって初めて再発見することになります。 日常生活での応用 水路と側溝 用水路は傾斜した堤防が決壊しないように断面が台形になっています。 屋根と破風。 多くの屋根の側面の傾斜は台形です。 ステップとスロープ。 踊り場のあるスロープの側面は台形を形成します。 不規則な土地面積。 測量士は、台形定規と同様に、土地を短冊状に分割し、台形の面積を合計します。 出典: Proclus (MacTutor) · アレクサンドリアのヘロン (MacTutor) · Ossendrijver、Science (2016)。 理論と作図 性質 · 任意の台形 底辺 $\overline{AB}$ および $\overline{CD}$ を持つ台形 $ABCD$ では、底辺の各辺に隣接する角度は補足的です: $\hat{A} + \hat{D} = \hat{B} + \hat{C} = 180^{\circ}$ (平行線間の内部担保)。

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注目すべき四角形 — 定義

台形、平行四辺形、長方形、ひし形、正方形。名前は古いものですが、それぞれの意味は何世紀にもわたって変化してきました。 発見者 正方形と長方形はバビロニアの石板やエジプトの地域問題にすでに登場しています。この定義はユークリッド (原論の定義I.22) に由来しており、正方形、長方形、ひし形、ひし形を区別し、 他のすべての四角形を台形と呼びました。ユークリッドの命題 I.34 で初めて平行四辺形という言葉が登場します。現在使用されている、すべての正方形が長方形であるという包括的分類は、後述の好奇心旺盛な「時代とともに変化した定義」で説明されているように、19 世紀末に採用されました。 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 名前にはイメージが含まれています。トラペジウムは、ギリシャ語の「小さなテーブル」を意味するトラペジオンに由来します。 ロンボ、ロンボスから、音を立てて回転するコマ。 ロゼンジはフランス語のロザンジュに由来しており、紋章の芸術である紋章学に関連しています。 何世紀にもわたって、同じ名前が場所によって異なる意味を持ってきました。今日に至るまで、イギリス英語の台形はアメリカ英語の台形であり、その逆も同様です。これは、1795 のチャールズ ハットンの数学辞書に起因する変更です。 チャールズ・ハットン。ウィリアム G. ジャックマン (fl. 1841 – 1860) 別名ウィリアム G. ジャックマン。 W・G・ジャックマン; · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン 日常生活での応用 警告標識。 ブラジルでは、黄色の警告標識は、頂点で支えられた菱形の四角形です。 床とタイル。 長方形と正方形が隙間なく平面を埋め尽くします。 スパンタグラフ ハサミ。 貨物エレベータ、折りたたみ式ゲート、多関節照明器具には、平行度を失うことなく変形する平行四辺形が使用されています。 画面 テレビの 16:9 形式と A4 サイズの用紙は、標準化された縦横比を持つ長方形です。 出典: 要素、定義 I.22 · 要素、命題 I.34 · チャールズ ハットン (MacTutor)。 理論と作図 定義 · 5 つの注目すべき四角形 これらはすべて平らな凸型の四角形です。 台形: 2 つの平行な側面 (底辺) があります。底辺以外の辺が合同であれば二等辺、 そうでなければ不等辺、 2 つの直角がある場合は長方形(または双長方形)になります。 平行四辺形: $\overline{AB} \parallel \overline{CD}$ と $\overline{AD} \parallel \overline{BC}$ の平行な対辺があります。 長方形: 4 つの合同な角があります。 ひし形: 合同な 4 つの辺があります。 正方形: 4 つの合同な角と 4 つの合同な辺があります。

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四角形 — 定義と要素

4 つの辺、4 つの頂点、2 つの対角線。四角形は敷地、スクリーン、テーブル、窓にあります。 発見者 土地の四辺の面積を計算することは、エジプトとメソポタミアの書記官の仕事でした。エジプトのエドフ神殿(紀元前2世紀)の碑文には、4面の区画の面積に関する規則、すなわち、向かい合う2つの面の平均に他の2つの面の平均を掛けるという規則が記録されています。このルールは長方形の場合にのみ正確であり、他の場合には面積を過大評価します。幾何学的な定義 — 4 本の直線で制限された図形 — はユークリッド に由来します (原論 の定義 I.19)。 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 エドフの財産は寺院への寄付であり、形が不規則でした。筆記者のルールは実用的で、ほぼ長方形の地形に対して妥当な値を与えましたが、限界が示されました。角度と対角がなければ、4 つの辺は四角形を決定しません。同じ 4 つのバーのフレームは、正方形または平らなひし形になることがあります。 ギリシャ人は四角形を対角線で2つの三角形に分割することで問題を解決しました。 7 世紀、 インドのブラフマグプタ は、4 つの辺だけを使って円に内接する四角形の面積の正確な公式を発見しました。 日常生活での応用 都市用地。 聖書には土地が 4 つの側面と角度で描かれています。面積は敷地を三角形に分割して計算されます。 ゲートと棚。 ヒンジ付きバーの四角形が変形します。対角線(「フレンチハンド」のような)がそれを止めます。 凧 多くの凧は、2 組の連続した等しい辺 (三角筋) を持つ四角形です。 画面とシート A4 用紙、カード、携帯電話の画面は直角の四角形です。 出典: 要素、定義 I.19 · エジプト数学 (MacTutor) · ブラフマグプタ (MacTutor)。 理論と作図 定義 · 四角形 $A$、$B$、$C$、および $D$ を同じ平面上の 4 つの点とし、すべて別個であり、3 対 3 が同一線上にありません。線分 $\overline{AB}$、$\overline{BC}$、$\overline{CD}$、$\overline{DA}$ が端部のみで交差する場合、 それらの会合は四角形になります。 $$ABCD = \overline{AB} \cup \overline{BC} \cup \overline{CD} \cup \overline{DA}.$$セグメントは側面です。 $\hat{A} = D\hat{A}B$、$\hat{B} = A\hat{B}C$、$\hat{C} = B\hat{C}D$、$\hat{D} = C\hat{D}A$ は角度です。 $\overline{AC}$と$\overline{BD}$ は対角線です。四角形は凸型でも凹型でも構いません。

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投影と距離

太陽が頭上にある物体の影は正投影です。エンジニアはこのアイデアを、今日でも使用されている描画方法に変えました。 発見者 図形を平面に投影するという考えは古いものです。日時計はすでにノーモンの投影された影を読み取っていました。それを手法に変えたのが記述幾何学の創始者であるフランス人のガスパール・ モンジュ(1746~1818)です。モンジュは、平面図と立面図という 2 つの垂直面への正投影によってオブジェクトを表現し、紙の上での構築上の問題を解決しました。点から直線までの距離を垂線の長さとして表すのは、ユークリッドの原論の典型的な結果です。 ガスパール・モンジュ。Мурад Зиналиев · ウィキメディア コモンズ · CC BY-SA 4.0 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 モンジュは、メジエール陸軍学校の製図者として、1765 年頃に、長い計算をせずに要塞を計算する方法を開発しました。この方法は長年軍事機密とみなされていた。フランス革命後に初めて、新設されたパリ工科学校で公に教え、1799 に出版することができました。 日時計:文字盤に投影された棒(ノーモン)の影が時刻を示します。オイラーの目ブログのコレクション。 すべての建築計画と部品のすべての技術図面は今でもモンジュの予測に従っています。 3D モデリング プログラムは、投影を使用してオブジェクトの正面図、上面図、および側面図を生成します。 日常生活での応用 敷地図。 平面図は、住宅を地表面に正投影したものです。 正午の影 太陽がその高さにあるとき、傾いた棒の影は地面への投影であり、常に棒よりも小さくなります。 道路までの距離 家から直線の道路までの距離は、垂直線の最小の線分で測定されます。 等距離。 角の 2 つの壁から等距離にあるテーブルの場所は、それらの間の角度の 角の二等分線 上にあります。 出典: モンク (MacTutor) · 要素、命題 I.12。 理論と作図 定義 · 正投影 直線$r$上の点$P$の射影(直交)は、$r$から$P$を通る垂線が$r$を切った点$P^{\prime}$となります。 $P \in r$なら$P^{\prime} = P$。 セグメント $\overline{AB}$ ($r$ に垂直ではない) の $r$ への投影はセグメント $\overline{A^{\prime}B^{\prime}}$ です。ここで、$A^{\prime}$ と $B^{\prime}$ は $A$ と $B$ の投影です。 垂直セグメントと斜めセグメント $r$ の外側の点 $P$ を介して、垂直線分 $\overline{PP^{\prime}}$ と斜線分 $\overline{PA}$、$\overline{PB}$、… $r$ までを描きます。

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垂線の存在と独自性

直線の外側の点から、直線に対する垂線を下げるにはどうすればよいでしょうか?これは、著者名が登録されている数少ない古い号の 1 つです。 発見者 プロクロスは、 直線の外側の点を通る垂線を引く問題の最初の研究はキオスのエノピデス (紀元前5世紀) であるとしています。オイノピデスは、 日時計の垂直棒であるグノモンにちなんで、この線を「グノモニック」と呼びました。古典的な解決策はユークリッドの原論にあります。命題 I.11 は垂線を直線上の点だけ上げ、I.12 は垂線をその外側の点だけ下げます。 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 ユークリッドの構造は単純です。点を中心として、直線を 2 点で切る円が描かれます。垂線はそれらの間の中点を通過します。証明では合同な三角形を使用します。これは前の章と同じ方法です。 外側の点は文字列の端から等距離にあります。それを中点に接続すると、垂線が作成されます。ブログからのオリジナルの教訓的なイラスト。 線分の中点を通る垂線垂直二等分線は、学校の幾何学をはるかに超えて重要性を増しました。 1854 では、 医師のジョン・ スノウ がロンドンのコレラによる死亡者数をマッピングし、各症例を最寄りの給水ポンプに関連付け、近隣を近接性によって分割しました。点間の 垂直二等分線 によって領域を分割すること (「ボロノイ図」) は、どの学校、病院、またはアンテナがどの住所にサービスを提供するかを決定するために今でも使用されています。 ジョン・スノウ。著者不明。ソースを表示 · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン 日常生活での応用 エッジへの最短経路 直線の外側の点からその点への最短経路は垂線です。プールの端まで泳ぐ人はこのラインに従います。 建物の高さ 高さは、傾斜した階段に沿ったものではなく、床に対して垂直に測定されます。 垂直二等分線. 2 つの学校から同じ距離にある必要があるバス停は、それらを結合するセグメントの 垂直二等分線 にあります。 携帯電話。 通常、携帯電話は最も近いアンテナに接続します。各アンテナの領域間の境界は 垂直二等分線 に従います。 出典: エノピデス (MacTutor) · 要素、命題 I.12 · 要素、命題 I.11。

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定義 - 直角

壁、四角形、紙など、構築された世界は直角でいっぱいです。 発見者 直角は、 定義されるずっと前からエジプト人、バビロニア人、インド人、 中国人によって実際に使用されていました。バビロニアのタブレットプリンプトン 322 (紀元前 1800 頃) には、45、60、75 などの直角三角形を形成する数字のセットがリストされています。三角形 3-4-5 を拡大したものは 15 です。回 — そして中国語のテキスト周備素京は、三角形 3-4-5 についての有名な人物を紹介しています。厳密な定義はユークリッド (定義 I.10) によるもので、直線が他の直線と交わって等しい隣接角を形成するとき、 それぞれの直線は直線であり、 直線はもう一方に対して垂直です。 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 エジプトの「ロープストレッチャー」は、12 個の結び目のロープを直角にし、三角形 3-4-5 を形成したとよく言われます。これは美しい話ですが、それを裏付けるエジプトの文書はありません。これは 19 世紀の歴史家による仮説として浮上しました。確実に知られているのは、エジプトの建築家が非常に正確に直角を作ったということです。 ピタゴラスの定理 (命題 I.47) のユークリッドの中国語文字付き図: 1607 でマッテオ リッチと徐光啓によって作成された要素の翻訳では、ギリシャ語のラベルが 10 個の天の幹になりました。ブログに掲載されていたオリジナルの教訓的なイラストを、オイラーの目コレクションの図に基づいて再デザインしました。 ユークリッドは直角をすべての角度を比較するための標準とし、第 4 公準ですべての直角は等しいと述べました。 垂直という言葉は、ラテン語のperpendiculum、つまり鉛直線に由来しています。 日常生活での応用 煉瓦職人のルール 3-4-5 壁の直角度を確認するには、一方の辺に 3 m、もう一方の辺に 4 m の印を付け、対角線が 5 m であるかどうかを確認します。 鉛直と水平 鉛直は垂直、水準器は水平を示し、この 2 つは垂直になります。 紙とキャンバス。 A4 シート、写真、キャンバスの角はまっすぐです。これにより、積み重ね、取り付け、位置合わせが可能になります。 交差点 直角に交差する道路は、ドライバーの視認性を高めます。 出典: 要素、定義 I.10 · バビロニア数学: プリンプトン 322 (MacTutor) · 中国数学 (MacTutor)。

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読み方: 第 5 公準

補足資料 補足資料 第 5 の公準 平行公準は 原論 の 5 番目の公準です。古代以来、多くの数学者はこの理論を信頼していませんでした。それは明白な真実というよりは定理のように思え、数世代にわたって他の 4 つの理論からそれを証明しようとしました。すべての試みは失敗に終わりました。そして 19 世紀に、ガウス、ボリャイ、ロバチェフスキーがその理由に気づきました。第 5 公準を「ある点を通過し、いくつかの平行線が通過する」に変更すると、ユークリッドの幾何学と同じくらい一貫した幾何学、双曲幾何学が得られます。この中で、三角形の角度の合計は180° より小さくなります。ユークリッドの公準は論理的な必然性ではありません。それは私たちの日常生活の形状を定義する選択です。 カール・フリードリヒ・ガウス。Christian Albrecht Jensen (1792–1870) · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン ヤノス・ボリャイ、フェレンツ・マルコスによる想像上の肖像画 (2012)。フェレンツ・マルコス · ウィキメディア コモンズ · CC BY-SA 3.0 ニコライ・ロバチェフスキー、レフ・クリュコフ作の肖像画。レフ・クリュコフ · 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

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三角形の結果

任意の三角形の内角の合計は 180° です。これはおそらくピタゴラスの次に最もよく知られた幾何定理です。 発見者 プロクロスは、ロードス島のエウデモスを引用しながら、 三角形の角度を足すと2 つの直角になることを最初に一般的に証明したのはピタゴラス派(紀元前6~5世紀)の功績であるとしています。解説者のジェミノは、古代人は正三角形、二等辺、不等辺角について別々に事実を証明していたと付け加えた。私たちに降りてきたバージョンはユークリッドの原論の命題I.32であり、これも外角が隣接しない2つの内角の和に等しいことを証明しています。 ロードス島のエウデモスの作とされるアテナイの学堂の人物。不確かな身元確認。ラファエル・サンツィオ; Jic と FranksValli による複製の切り抜き · 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 証明では辺の 1 つに平行なものを使用するため、第 5 の公準に依存します。これは詳細ではありません。非ユークリッド幾何学では、三角形の角度の合計は 180° とは異なります。たとえば、球の表面では、球は常に大きくなります。 ピタゴラスは、フランスのシャルトル大聖堂の王室門の彫刻にリベラルアーツの人物とともに表現されています(12世紀)。オイラーの目ブログのコレクション。 ルジャンドルは 18 世紀末に、第 5 公準がなければ和が 180° を超えることはなく、単一の三角形の和が正確に 180° であれば、すべての三角形が 180° を超えることを証明しました。と言われています ガウス、ドイツの 3 つの山の間にある大きな三角形を測定するとき、彼はその和が 180 度であるかどうかを確認したでしょう。歴史家たちは、これが意図されたのかどうかについて議論しています。 アドリアン=マリー・ルジャンドル、ジュリアン=レオポルド・ボイリーの風刺画。ジュリアン=レオポルド・ボイリー · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン カール・フリードリヒ・ガウス。Christian Albrecht Jensen (1792–1870) · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン 日常生活での応用 角を切り取る 紙を三角形に切り抜き、3 つの角を切り取ってつなぎ合わせます。浅い角が形成されます。 屋根。 屋根の傾斜 (例: 30°) とハサミの上部が対称であることがわかっているため、大工は上部の角度を計算します: 120°。 地形 三角形の地形の 3 つの角度を測定するとき、測量士はその合計が 180° になるかどうかを確認します。差は測定誤差を示します。 ナビゲーション。 パイロットとナビゲーターは、ルート三角形の 3 番目の角度を他の 2 つの角度から計算します。 出典: 要素、命題 I.32 · ピタゴラス (MacTutor) · ルジャンドル (MacTutor)。