در زندگی روزمره، ما اغلب با ویژگیهایی مانند مساحت مواجه میشویم. به عنوان مثال - مساحت میز، دیوارها، آپارتمان، قطعه، کشور، قاره. این فقط برای سطوح صاف و مشروط مسطح اعمال می شود که می توانند با طول/عرض، شعاع/قطر، مورب، ارتفاع و زاویه تعریف شوند.
یک بخش کامل از هندسه به این موضوع اختصاص داده شده است، و به مطالعه شکلهای مسطح میپردازد: مربع، مستطیل، ذوزنقه، لوزی، دایره، بیضی، مثلث - پلانسنجی.
پیشینه تاریخی
مطالعات باستان شناسی نشان می دهد که بابلی های باستان قادر به اندازه گیری سطح زمین در 4-5 هزار سال پیش بوده اند. این تمدن بابلی است که به کشف و اجرای این ویژگی ریاضی نسبت داده می شود، که متعاقباً پیچیده ترین محاسبات بر اساس آن ساخته شد: از جغرافیایی تا نجومی.
در ابتدا، مساحت فقط برای اندازهگیری زمین استفاده میشد. آنها به مربع هایی با همان اندازه تقسیم شدند که حسابداری زمین های زراعی و مراتع را ساده می کرد. متعاقباً از این ویژگی در معماری و شهرسازی استفاده شد.
اگر در بابل مفهوم "منطقه" به طور جدایی ناپذیری با یک مربع (بعدها - مستطیل) پیوند خورده بود، در آن صورت مصریان باستان آموزه بابلی را گسترش دادند و آن را بر سایر چهره های پیچیده تر اعمال کردند. بنابراین، در مصر باستان آنها می دانستند که چگونه مساحت متوازی الاضلاع، مثلث ها و ذوزنقه ها را تعیین کنند. علاوه بر این، طبق همان فرمول های اساسی که امروزه استفاده می شود.
به عنوان مثال، مساحت یک مستطیل به صورت طول آن ضربدر عرض آن و مساحت یک مثلث نصف قاعده آن ضربدر ارتفاع آن محاسبه می شود. هنگام کار با ارقام پیچیدهتر (چند وجهی)، ابتدا به ارقام ساده تقسیم میشوند و سپس با استفاده از فرمولهای اولیه، جایگزین مقادیر اندازهگیری شده، محاسبه میشوند. این روش علی رغم وجود فرمول های پیچیده خاص برای چند وجهی، هنوز در هندسه استفاده می شود.
یونان و هند باستان
دانشمندان کار با شکل های گرد را فقط در قرون III-II قبل از میلاد آموختند. ما در مورد اقلیدس و ارشمیدس محققین یونان باستان و به ویژه در مورد کار بنیادی "آغاز" (کتاب پنجم و دوازدهم) صحبت می کنیم. در آنها اقلیدس به طور علمی ثابت کرد که مساحت دایره ها به عنوان مربع قطر آنها به یکدیگر مرتبط هستند. او همچنین روشی را برای ساخت دنباله ای از نواحی ابداع کرد، که با رشد آنها، به تدریج ناحیه مورد نظر را "فرسته" می کند.
به نوبه خود، ارشمیدس برای اولین بار در تاریخ، مساحت قسمتی از سهمی را محاسبه کرد و در کار علمی خود در مورد محاسبه چرخش مارپیچ ها، ایده های نوآورانه ای را مطرح کرد. کشف اساسی دایره های محاطی و محصور متعلق به اوست که می توان از شعاع آنها برای محاسبه مساحت بسیاری از اشکال هندسی با دقت بالا استفاده کرد.
دانشمندان هندی با آموختن از مصریان و یونانیان باستان، تحقیقات خود را در اوایل قرون وسطی ادامه دادند. بنابراین، برهماگوپتا، ستاره شناس و ریاضیدان معروف در قرن هفتم پس از میلاد، مفهومی را به عنوان "نیمه محیط" (که با p نشان داده می شود) معرفی کرد و با استفاده از آن فرمول های جدیدی را برای محاسبه چهار ضلعی های مسطح که در دایره ها حک شده اند ایجاد کرد. اما تمام فرمولها در "متریک" و سایر آثار علمی نه به صورت متن، بلکه به صورت گرافیکی ارائه شد: به عنوان نمودار و نقشه، و شکل نهایی خود را خیلی دیرتر - فقط در قرن هفدهم، در اروپا - دریافت کردند.
اروپا
سپس، در سال 1604، روش فرسودگی کشف شده توسط اقلیدس توسط دانشمند ایتالیایی لوکا والریو تعمیم داده شد. او ثابت کرد که تفاوت بین مساحت های یک شکل محاطی و محاطی را می توان از هر ناحیه معینی کوچکتر کرد، مشروط بر اینکه از متوازی الاضلاع تشکیل شده باشند. و دانشمند آلمانی یوهانس کپلر (یوهانس کپلر) ابتدا مساحت بیضی را که برای تحقیقات نجومی به آن نیاز داشت محاسبه کرد. ماهیت روش این بود که بیضی را به خطوط زیادی با گام 1 درجه تجزیه کنیم.
در قرن 19-20، مطالعات مربوط به نواحی شکلهای مسطح عملاً تمام شده و به شکلی که هنوز وجود دارند ارائه شده است. تنها کشف هرمان مینکوفسکی، که پیشنهاد استفاده از "لایه پوششی" را برای پیکره های مسطح داد، که با ضخامتی که به صفر می رسد، می تواند نوآورانه در نظر گرفته شود، تعیین سطح مورد نظر را با دقت بالا ممکن می سازد. اما این روش تنها در صورتی کار میکند که افزودنی مشاهده شود، و نمیتوان آن را جهانی در نظر گرفت.