دنیای ریاضی

دنیای ریاضی

قضیه‌ی بریانشون

قضیه: اگر ضلع‌ های یک شش ضلعی یک در میان از نقطه‌های ثابت P و Q بگذرند، آنگاه سه قطری که راس‌های متقابل شش ضلعی را به هم وصل می‌کنند، همرس هستند .

  • این قضیه دوگان ، قضیه پاسکال می‌باشد.

اثبات:می‌توان نقطه P و نقطه تقاطع دو تا از قطرها، مثلاً 14 و 36، را با یک عمل تصویر به بینهایت فرستاد. بنابر 36 | | 14 داریم a / b = u / v ولی x / y = a / b و u / v = r / s. پس x / y = r / s و 25 | | 36 ، بنابراین هر سه قطع موازی و در نتیجه همرس‌اند. این برای اثبات قضیه در حالت کلی کفایت می‌کند.

img/daneshnameh_up/c/cb/Brianchon.jpg
+ نوشته شده در  جمعه بیست و یکم بهمن 1384ساعت 21:8  توسط محمد خداپرستان  | 

قضیه منولائوس

img/daneshnameh_up/1/1d/MENE1.jpg

قضیه منولائوس، قضیه ای است که به بحث در مورد مثلثها در هندسه مسطحه میپردازد.مثلث ABC را در نظر میگیریم.فرض میکنیم نقاط M ،E ،N روی خطوط AB ،BC ،AC قرار دارند.طبق این قضیه نقاط M ،E ،N روی یک خط قرار دارند اگر و تنها اگر داشته باشیم:



اثبات

برای اثبات این قضیه ابتداخط CF را موازی با خط AB (نقطه F را بین نقاط E , N در نظر میگیریم)رسم میکنیم در این صورت مثلث AMN با مثلث CFN و نیز مثلث BEM با مثلث CEF متشابه خواهد بود.پس خواهیم داشت:


از دو رابطه فوق میتوانیم نتیجه بگیریم که :




و یا میتوانیم بنویسیم :



با توجه به اینکه NC=-CN پس:

 
+ نوشته شده در  جمعه شانزدهم دی 1384ساعت 11:46  توسط محمد خداپرستان  | 

دایره های محاطی داخلی و خارجی یک مثلث

img/daneshnameh_up/3/3f/Excircles.png
یک مثلث (سیاه)
با دایره داخلی (بنفش)،
دوایر خارجی (آبی)،
نیمسازهای زوایای داخلی (قرمز)
و نیمسازهای زوایای خارجی (سبز)


دایره های محاطی داخلی و خارجی یک مثلث

در هندسه، دایره محاطی داخلی یک مثلث بزرگترین دایرهای است که آن مثلث میتواند در بر بگیرد؛ این دایره سه ضلع آنرا لمس مینماید ( بر آنها
مماس میباشد). مرکز دایره محاطی مرکز داخلی مثلث نامیده میشود. یک دایره محاطی خارجی مثلث، یک دایره در خارج مثلث است که بر یکی از اضلاع مثلث و امتداد دو ضلع دیگر مماس باشد. هر مثلث دارای سه دایره محاطی خارجی متمایز، که هر کدام بر یکی از اضلاع مثلث مماس میباشد.

مرکز دایره محاطی داخلی بر روی تقاطع نیمسازهای زوایای داخلی قرار دارد. مرکز یک دایره محاطی خارجی بر روی تقاطع نیمساز یک
زاویه داخلی و نیمسازهای خارجی دو زاویه دیگر قرار دارد. از این رو، استنباط میگردد که مرکز دایره محاطی داخلی و سه مرکز دایره های محاطی خارجی یک سیستم چهارمرکزی (orthocentric) را تشکیل میدهند.

شعاع این دوایر ارتباط نزدیکی با سطح یک مثلث دارد. اگر S سطح مثلث و اضلاع آن b ،a و c باشند،

شعاع دایره داخلی ( که "شعاع داخلی" نیز گفته میشود) برابر است با: (S/(2(a+b+c).

شعاع دایره خارجی در سمت a برابر است با: (S/(2(-a+b+c

برای دایره در سمت b برابر است با: (S/(2(a-b+c)

و برای دایره در سمت c برابر است با: (S/(2(a+b-c).

از این روابط درمیابیم که دوایر خارجی از دایره داخلی بزرگتراند و بزرگترین دایره خارجی، دایره ای است که به بزرگترین ضلع چسبیده است.


مثلث با دایره داخلی (سیاه),
مثلث تماس (قرمز)، نقطه جرگونه (سبز)
















دایره نه نقطه ای مثلث بر سه دایره خارجی و همچنین دایره داخلی مماس میباشد. نقطه فورباخ(Feuerbach) روی دایره داخلی قرار دارد.

با علامت گذاری رئوس مثلث با B، A و C و سه نقطه تماس دایره داخلی و مثلث با TB، TA و TC (که TA روبروی A قرار داشته و به همین ترتیب بقیه)، مثلث TATBTC

+ نوشته شده در  سه شنبه ششم دی 1384ساعت 15:40  توسط محمد خداپرستان  | 

عدد پی

img/daneshnameh_up/5/56/pi1.jpg


عدد پی عددی است که در اکثر محاسبات ریاضی به نحوی حضور دارد و از مهمترین اعداد کاربردی در ریاضیات میباشدو آن را با نمایش میدهند. در هندسه اقلیدسی دو بعدی، این عدد را نسبت محیط دایره به قطر دایره و یا مساحت دایره ای به شعاع واحد تعریف میکنند.
در کتابهای جدیدتر این عدد را با آنالیز توابع مثلثاتی تعریف میکنند.به عنوان نمونه عدد پی رادو برابر کوچکترین مقدار مثبت x ،که به ازای آن cos(x)=0 میشود تعریف میکنند.


تاریخچه

بابلیان هنگامی که میخواستند مساحت دایره را حساب کنند،مربع شعاع آن را در 3 ضرب میکردند.البته لوحهای قدیمی تری از بابلیان وجود دارد که مشخص میکند آنها مقدار پی را برابر3.125 میدانستند.در مصر باستان مساحت دایره را با استفاده از فرمول محاسبه میکردند.(d قطر دایره در نظر گرفته میشد)که در نتیجه مقدار تقریبی عدد پی 3.1605 بدست میآید.

img/daneshnameh_up/d/d6/cir.jpg



اولین نظریه در مورد مقدار عدد پی توسط ارشمیدس بیان شد.این نظریه برپایه تقریب زدن مساحت دایره بوسیله یک شش ضلعی منظم
محیطیو یک شش ضلعی منظم محاطی استوار است.
ریاضیدانان اروپایی در قرن هفدهم به مقدار واقعی عدد پی نزدیکتر شدند.از جمله این دانشمندان جیمز گریگوری بود که برای پیدا کردن مقدار عدد پی از فرمول زیر استفاده کرد:


یکی از مشکلاتی که در این روش وجود دارد این است که برای پیدا کردن مقدار عدد پی تا 6 رقم اعشار باید پنج میلیون جمله از سری فوق را با هم جمع کنیم.
در اوایل قرن هجدهم ریاضیدان دیگری به نام جان ماشین فرمول گریگوری را اصلاح کرد که این فرمول امروزه نیز در برنامه های رایانه ای برای محاسبه عدد پی مورد استفاده قرار میگیرد.
این فرمول به صورت زیر است:



با استفاده از این فرمول یک انگلیسی به نام ویلیام شانکس مقدار عدد پی را تا 707 رقم اعشار محاسبه کرد،در حالیکه فقط 527رقم آن درست بود.
امروزه مقدار عدد پی با استفاده از پیشرفته ترین رایانه ها تا میلیونها رقم محاسبه شده است. و تعداد این ارقام هنوز در حال افزایش است.

+ نوشته شده در  پنجشنبه یکم دی 1384ساعت 22:3  توسط محمد خداپرستان  | 

ضرب خارجی

ضرب خارجی که به آن ضرب برداری نیز گفته میشود،یک عمل دوتایی در یک فضای سه بعدی است که بر روی دو بردار اعمال میشود.حاصل این عمل برداری است که بر دو بردار مذکور عمود است.جهت این بردار از طریق قانون دست راست بدست می آید.

تعریف

دو بردار AوB را در نظر میگیریم و زاویه بین این دو بردار را فرض میکنیم در این صورت ضرب خارجی این دو بردار به صورت زیر تعریف میشود:



فرض کنیم دو بردار مذکور بر حسب بردارهای واحد i و j و k و به صورت زیر تعریف شده باشند:




در این صورت ضرب خارجی دو بردار ( بدون نیاز به داشتن زاویه بین آنها) به صورت زیر تعریف میشود:



خصوصیات

خصوصیات هندسی

img/daneshnameh_up/d/df/do.jpg
حجم متوازی السطوحی که روی سه بردار
ساخته شده است از ضرب سه گانه این
سه بردار حاصل میشود.

اندازه ضرب خارجی برابر مساحت یک متوازی الاضلاعی است که بر روی دو ضلع a و b ساخته شده است. یعنی داریم:


همچنین حجم یک متوازی السطوح که بوسیله بردارهای a و b و c ایجاد شده است برابر ضرب سه گانه زیر میباشد:




ویژگیهای جبری

  • ضرب خارجی دو بردار خاصیت جابجایی ندارد:

  • ضرب خارجی دو بردار خاصیت توزیع پذیری نسبت به عمل جمع دارد:

  • ضرب یک عدد اسکالردارای خصوصیت زیر خواهد بود :


+ نوشته شده در  یکشنبه بیست و هفتم آذر 1384ساعت 14:55  توسط محمد خداپرستان  | 

مثلث

مثلث ار اساسی ترین اشکال در هندسه میباشد.یک مثلث دارای سه راس است که سه ضلع این رئوس را به هم وصل میکند.در هندسه اقلیدسی این اضلاع خطوطی مستقیم هستند. ولی در هندسه کروی این اضلاع کمان هایی از دایره عظیمه میباشند.این دو نوع مثلث را میتوانید در شکلهای روبرو مشاهده نمایید.

انواع مثلث


 

  • مثلث متساوی الاضلاع: مثلثی است که دارای سه ضلع با طولهای مساوی است و زوایای داخلی این مثلث نیز با هم برابرند.
  • مثلث متساوی الساقین: مثلثی است که دارای دو ضلع با طولهای مساوی استو دو زاویه داخلی برابر دارد.

البته مثلث میتواند دارای سه ضلع با طولهای مختلف و زوایای غیر مساوی باشد.

  • مثلث قائم الزاویه: مثلثی را گویند که یکی از زوایای آن 90درجه باشد.نسبت های مثلثاتی مانند sin و cos ،بر روی مثلث قائم الزاویه تعریف میشوند.
  • مثلث منفرجه: مثلثی را گویند که یکی از زوایای داخلی آن بیشتر از 90 درجه باشد.
  • مثلث حاده : مثلثی را گویند که تمام زوایای داخلی آن کمتر از 90 درجه باشد.

300 سال قبل از میلاد اقلیدس ،اصول اولیه درباره مثلث را ارائه داد.به عنوان مثال یکی از اصول مهم در مورد مثلث این است که مجموع زوایای داخلی یک مثلث برابر 180 درجه است. بر اساس این اصل میتوان با معلوم بودن دو زاویه از مثلث اندازه زاویه سوم را بدست آورد.
یکی از مهمترین قضایای موجود در مثلثات قضیه فیثاغورث میباشد.در این قضیه رابطه بین وتر و اضلاع قائم یک مثلث قائم الزاویه بیان میشود.

محاسبه مساحت مثلث

برای محاسبه مساحت یک مثلث روشهای مختلفی وجود داردو در ادامه به توضیح این روشها میپردازیم

روش هندسی

برای محاسبه مساحت یک مثلث باید طول ارتفاع مثلث و نیز طول قاعده(ضلعی که ارتفاع بر آن عمود است) آن را داشته باشیم.آنگاه میتوانیم از فرمول زیر استفاده کنیم:


در این فرمول b طول قاعده و h طول ارتفاع مثلث میباشد. در شکل زیر نحوه بدست آمدن این فرمول بیان شده است:


img/daneshnameh_up/5/5d/tri1.jpg
تبدیل مثلث به یک متوازی الاضلاع که دو برابر مثلث مساحت دارد وسپس تبدیل متوازی الضلاع به یک مستطیل


برای پیدا کردن مساحت مثلث (قسمت سبز) ابتدا یک کپی از مثلث (قسمت آبی) را برداشته و آن را 180 درجه میچرخانیم و به مثلث اولیه متصل میکنیم تا یک متوازی الاضلاع بدست آید. با بریدن قسمتی از متوازی الاضلاع و متصل کردن آن به ضلع دیگر آن(همانند شکل) یک مستطیل ایجاد میشود. چون مساحت مستطیل برابر bh است .پس مساحت مثلث اولیه، نصف این مساحت خواهد بود.




 

روش برداری

img/daneshnameh_up/5/5f/PARAL1.jpg
محاسبه مساحت متوازی الاضلاع با استفاده
از ضرب خارجی دو بردار


مساحت یک متوازی الاضلاع را میتوان با استفاده از بردارها محاسبه کرد.اگر AB,AC را مطابق شکل فرض کنیم آنگاه مساحت ABCD برابر |AB × AC| خواهد بود.این مفدار ،اندازه ضرب خارجی دو بردار AB و AC میباشد.پس مساحت مثلث ABC برابر با نصف اندازه ضرب خارجی دو بردار AB و AC خواهد شد.





روش مثلثاتی

img/daneshnameh_up/8/8f/tri5.jpg
استفاده از مثلثات
برای پیدا کردن ارتفاع مثلث



ارتفاع یک مثلث را میتوان با استفاده از روابط مثلثاتی بدست آورد.به عنوان مثال در شکل روبرو ارتفاع مثلث از فرمول محاسبه میشود.اگر این فرمول را درفرمول جایگذاری کنیم فرمول بدست می آید:



روش مختصاتی


فرض میکنیم نقطه A به مختصات (0, 0)یک راس از مثلث باشد و نقاط B به مختصات(x1y1) و C به مختصات(x2y2) دو راس دیگر مثلث باشند.در این صورت مساحت مثلث نصف مقدار|x1y2 − x2y1| خواهد شد.

فرمول heron


راه دیگر محاسبه مساحت مثلث استفاده از فرمول heron است. این فرمول به صورت زیر است:

+ نوشته شده در  سه شنبه بیست و دوم آذر 1384ساعت 18:22  توسط محمد خداپرستان  |