Κυριακή 14 Ιουνίου 2009

Τρία Άλυτα Προβλήματα της Αρχαιότητας

1 Το Δήλιο πρόβλημα
2 Η Τριχοτόμηση γωνία
3 Ο Τετραγωνισμός του κύκλου



1. Το Δήλιο πρόβλημα

Το Δήλιο πρόβλημα ή ο διπλασιασμός του κύβου απασχόλησε τους αρχαίους Έλληνες γεωμέτρες και η αναζήτηση λύσεων, οδήγησε σε μια έντονη ανάπτυξη της Γεωμετρίας.

Το Δήλιο πρόβλημα απόκτησε δημοσιότητα όταν το ανέφερε, σε μια τραγωδία o βασιλιάς της Κρήτης Μίνως διαμαρτυρόμενος γιατί το κενοτάφιο, που προοριζόταν για το γιο του Γλαύκο, ήταν πολύ μικρό για βασιλικό μνημείο και απαιτούσε το διπλασιασμό του όγκου του χωρίς να αλλάξει το κυβικό του σχήμα. Πανελλήνια γνωστό όμως έγινε το πρόβλημα αυτό όταν αναφέρθηκε από το μαντείο του Δήλιου Απόλλωνα, όταν δηλαδή ρωτήθηκε το μαντείο, τι πρέπει να κάνουν για να απαλλαγούν από το λοιμό που μάστιζε το νησί Δήλο, απάντησε ότι τούτο θα συμβεί αν διπλασιάσουν τον κυβικό βωμό του Απόλλωνα. Έτσι το πρόβλημα του διπλασιασμού του κύβου πέρασε στην ιστορία με το όνομα "Δήλιο πρόβλημα".

Οι λύσεις που δόθηκαν στο πρόβλημα, κατά την ελληνική αρχαιότητα, σώθηκαν και φθάσανε σε μάς από τον σχολιαστή των έργων του Αρχιμήδη Ευτόκιο (6 αι. μ.χ). Αυτός σχολιάζοντας ανάλογο πρόβλημα του Αρχιμήδη και τη μέθοδο που αυτός χρησιμοποίησε για να το λύσει, δίνει όλες τις λύσεις παρεμβολής που του ήταν τότε γνωστές από παλαιότερες συγγραφές. Οι λύσεις που δίνει είναι 12 και η αρχαιότερη είναι του Αρχύτα.

Οι κυριότερες από τις γνωστές λύσεις προέρχονται από τους :
Ο Ιπποκράτης ο Χίος (470-400 π.χ) Ο Μέναιχμος (375- π.χ)
Ο Αρχύτας ο Ταραντίνος (428-365 π.χ) Ο Αρχιμήδης (287-212 π.χ)
Ο Πλάτων (427-347 π.χ) Ο Ερατοσθένης (276-194 π.χ)
Ο Πάππος ο Αλεξανδρινός (3ος αι. μ.χ) Ο Διοκλής (1ος αι. π.χ)
Ο Ήρων ο Αλεξανδρινός (1ος -2ος αι. μ.χ) Ο Απολλώνιος (265-170 π.χ)
Ο Νικομήδης (έζησε γύρω στο 200 π.χ)

2. Η Τριχοτόμηση γωνίας

Σήμερα δεν γνωρίζουμε κάτω από ποιες συνθήκες τέθηκε το πρόβλημα της τριχοτόμησης γωνίας στην ελληνική αρχαιότητα. Ξέρουμε όμως ότι αποτελούσε το ένα από τα τρία μεγάλα προβλήματα μετά το Δήλιο και τον τετραγωνισμό του κύκλου. Ουσιαστικά το πρόβλημα έγκειται στην τριχοτόμηση οξείας γωνίας, διότι αν είναι αμβλεία αφαιρούμε από αυτήν την ορθή που μπορεί να τριχοτομηθεί με χάρακα και διαβήτη. Η τριχοτόμηση όμως μιάς οξείας γωνίας είναι αδύνατο να πραγματοποιηθεί μόνο με χάρακα και διαβήτη γιατί η εξίσωση που την εκφράζει είναι τρίτου βαθμού χωρίς να μπορεί να αναχθεί σε δευτέρου. Πράγματι από τη τριγωνομετρία μας είναι γνωστή η σχέση στην οποία αν θέσουμε εφ3θ = α και εφθ = x και κάνουμε τις πράξεις θα φθάσουμε στη x3 - 3×α×x2 - 3×x + α = 0 που είναι η εξίσωση της τριχοτόμησης. Η κατασκευή με χάρακα και διαβήτη των ριζών αυτής της εξίσωσης είναι δυνατή μόνο αν μπορεί αυτή να αναλυθεί σε δύο παράγοντες, ένα πρωτοβάθμιο και ένα δευτεροβάθμιο, όμως αυτό αποδείχθηκε μόλις το 1837, ότι είναι αδύνατο.

Οι αρχαίοι Έλληνες γεωμέτρες όταν οι προσπάθειές τους με το χάρακα και το διαβήτη δεν απέδωσαν, στράφηκαν σε άλλες καμπύλες εκτός του κύκλου και σε άλλες μεθόδους. Το πρώτο αποτέλεσμα αυτής της προσπάθειας ήταν η επινόηση από τον Ιππία τον Ηλείο της πρώτης καμπύλης στην ελληνική Γεωμετρία, μετά την περιφέρεια, της τετραγωνίζουσας, με τη βοήθεια της οποίας έδωσε και τη πρώτη λύση του προβλήματος.

Οι γνωστότεροι αρχαίοι γεωμέτρες που ασχοληθήκανε με το πρόβλημα της τριχοτόμησης της γωνίας είναι :
Ο Ιππίας ο Ηλείος (περίπου 430 π.χ) Ο Νικομήδης (περίπου 200 π.χ)
Ο Αρχιμήδης (287-212 π.χ) Ο Πάππος ο Αλεξανδρινός (3ος αι. μ.χ)

3. Ο Τετραγωνισμός του κύκλου

Η μέτρηση του εμβαδού του περικλειομένου από κάποιο σχήμα, ήταν σε όλους τους λαούς, από την εποχή που ακόμη η γεωμετρία ήταν εμπειρικής μορφής, βασική επιδίωξη όλων των γεωμετρών. Από τη στιγμή που διαλέξανε σαν μονάδα μέτρησης των εμβαδών, το τετράγωνο με πλευρά τη μονάδα μήκους, αυτόματα τέθηκε και το πρόβλημα του τετραγωνισμού των διαφόρων σχημάτων.

Αρχικά "τετραγωνίστηκαν" δηλαδή προσδιορίστηκε το εμβαδόν τους, τα ορθογώνια, τα τρίγωνα, τα παραλληλόγραμμα και ορισμένα πολύγωνα. Μετά από αυτό ήταν φυσικό να επιδιωχθεί και ο τετραγωνισμός σχημάτων περικλειομένων από καμπύλες γραμμές και πρώτου από όλα του κύκλου. Ο τετραγωνισμός του κύκλου, το τρίτο από τα μεγάλα προβλήματα της αρχαιότητας, απασχόλησε πολλούς ερευνητές για πολλούς αιώνες και υπήρξε το μεγάλο εμπόδιο πάνω στο οποίο σκόνταψαν μεγάλα ονόματα.

Η απαίτηση του προβλήματος είναι να κατασκευαστεί τετράγωνο ισοδύναμο με δοσμένο κύκλο, αν δηλαδή είναι R η ακτίνα του κύκλου και x η ζητούμενη πλευρά του τετραγώνου, πρέπει να αληθεύει η σχέση x2 = π×R2 ή , όπου π ο λόγος του μήκους της περιφέρειας προς το μήκος της διαμέτρου του κύκλου. Παρόλο που εμπειρικά είχε διαπιστωθεί ότι ο λόγος π της περιφέρειας προς τη διάμετρο διατηρείται σταθερός, ωστόσο η κατασκευή αυτού του λόγου και όταν ακόμη η Γεωμετρία εφοδιασμένη με την απόδειξη είχε γίνει επιστήμη, στάθηκε αδύνατη. Υπήρξαν κατασκευές του π μεγαλοφυείς κατά τη σύλληψη όχι όμως πραγματοποιημένες σύμφωνα με την απαίτηση του "χάρακα και του διαβήτη" που έθεταν τότε. Παράλληλα έγιναν μεγαλειώδεις προσπάθειες υπολογισμού της τιμής του π, οι οποίες με πρωτεργάτη τον Αρχιμήδη, έδωσαν ένδοξα αποτελέσματα.

Ο πρώτος που ασχολήθηκε με τον τετραγωνισμό του κύκλου είναι ο Αναξαγόρας ο Κλαζομένιος (500-428 π.χ) δάσκαλος και φίλος του Περικλή. Στη συνέχεια ασχολήθηκαν οι Ιπποκράτης ο Χίος (470- 400 π.χ) ο σοφιστής Αντιφών ο Αθηναίος (περί το 430 π.χ) ο επίσης σοφιστής Βρύσων ο Ηρακλειώτης σύγχρονος του Αντιφώντα.

Ουσιαστική ώθηση στο πρόβλημα του τετραγωνισμού του κύκλου, δόθηκε από τον σοφιστή Ιππία τον Ηλείο (β' μισό του 5ου αι. π.χ) και από τους Πάππο (3ος αι. μ.χ) και τον Δεινόστρατο (4ος αι. π.χ) αδελφό του Μέναιχμου.

Ο Ιάμβλιχος (250-325 μ.χ) αναφέρει ότι τον τετραγωνισμό του κύκλου κατόρθωσαν

O Αρχιμήδης (267-212 π.χ) με τη βοήθεια της "Έλικας".
Ο Νικομήδης (περίπου 200 π.χ) με την καμπύλη που ονομαζόταν "ιδίως τετραγωνίζουσα".
Ο Απολλώνιος (265-170 π.χ) με την καμπύλη που ονόμαζε ο ίδιος "αδελφή της κοχλοειδούς" που ήταν όμως ίδια με την καμπύλη του Νικομήδη.
Ο Κάρπος με κάποια καμπύλη την οποία ονομάζει απλά "εκ διπλής κινήσεως προερχομένη".Και άλλοι πολλοί !!

ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ Α ΛΥΚΕΙΟΥ - ΘΕΜΑΤΑ

ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ Α' ΛΥΚΕΙΟΥ

ΘΕΜΑΤΑ

γραπτών προαγωγικών εξετάσεων

περιόδου ΙΟΥΝΙΟΥ

    Τάξη Α’ στην ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ

    ΘΕΜΑ 1:

    A. α. 1. Να γράψετε τον ορισμό του τετραγώνου,

    2. Να γράψετε τον ορισμό του ρόμβου,

    3. Να γράψετε τον ορισμό του ορθογωνίου.

    (Κάθε σωστή απάντηση βαθμολογείται με 2 μονάδες)

    β. Σε καθεμιά από τις παρακάτω προτάσεις να σημειώστε το Σ(σωστή) ή το Λ(λανθασμένη).

    1. Κάθε ρόμβος είναι παραλληλόγραμμο,

    2. Κάθε παραλληλόγραμμο που έχει ίσες διαγωνίους είναι ρόμβος,

    3. Κάθε τετράγωνο είναι ρόμβος,

    4. Κάθε ορθογώνιο είναι τετράγωνο,

    5. Στο ορθογώνιο οι διαγώνιοι είναι κάθετες,

    6. Οι διαγώνιοι ενός τετραγώνου είναι πάντοτε ίσες.

    (Κάθε σωστή απάντηση βαθμολογείται με 1 μονάδα)

    Β. Δίνονται οι προτάσεις:

    1. Σε κάθε παραλληλόγραμμο οι απέναντι γωνίες του είναι παραπληρωματικές.

    2. Ένα κυρτό τετράπλευρο αν οι δύο πλευρές του είναι ίσες.

    3. Σε κάθε παραλληλόγραμμο οι διαγώνιοί του διχοτομούνται.

    Από αυτές μις μόνο είναι σωστή. Επιλέξτε τη σωστή και αποδείξτε τη.

    (μονάδες 13)

    ΘΕΜΑ 2: Δίνεται ισοσκελές τρίγωνο ΑΒΓ (ΑΒ =ΒΓ) με ΘΔ ^ ΑΒ, ΙΕ ^ ΒΓ, ΒΔ =ΒΕ (Δ, Ε είναι σημεία των ΑΒ, ΒΓ αντιστοίχως, Ι, Θ είναι σημεία της ΑΓ)

    α) Να δείξετε ότι τα τρίγωνα ΑΘΔ, ΙΕΓ είναι ίσα. (μονάδες 10)

    β) Να δείξετε ότι τα τρίγωνα ΑΒΘ, ΙΒΓ είναι ίσα. (μονάδες 10)

    γ) Να εξηγήσετε γιατί το τρίγωνο ΙΒΘ είναι ισοσκελές. (μονάδες 5)

    ΘΕΜΑ 3: Σε ορθογώνιο τρίγωνο ΑΒΓ (α =900) είναι .

    α) Να υπολογίσετε τις γωνίες του τριγώνου ΑΒΓ. (μονάδες 10)

    β) Αν η κάθετη από την κορυφή Α προς τη διχοτόμο της εξωτερικής γωνίας Γ τέμνει την πλευρά ΒΓ στο Ε τότε:

    • ι) να δείξετε ότι το τρίγωνο ΑΓΕ είναι ισοσκελές. (μονάδες 5)

    • ιι) να υπολογίσετε τη γωνία ΑΕΓ. (μονάδες 5)

    • ιιι) να δείξετε ότι ΑΕ =ΑΒ. (μονάδες 5)

    ΘΕΜΑ 4: Δίνεται ισοσκελές τραπέζιο ΑΒΓΔ (ΑΒ // ΓΔ) με Β =2Γ και ΒΔ ^ ΒΓ.

    α) Να υπολογίσετε τις γωνίες του ισοσκελούς τραπεζίου. (μονάδες 10)

β) Αν η βάση ΑΒ =5 m να υπολογίσετε τη περίμετρο του ισοσκελούς τραπεζίου.

(μονάδες 15)

Τρίτη 2 Ιουνίου 2009

Μια ενδιαφέρουσα παλιά ιστορία...

Ήταν μια φορά ένας νεαρός, ο οποίος συμπεριφερόταν μερικές φορές βίαια.
Ο πατέρας του, του έδωσε ένα σακουλάκι με καρφιά και του είπε να καρφώνει ένα καρφί στο πεζοδρόμιο μπροστά από τον κήπο κάθε φορά που θα έχανε την υπομονή του και θα μάλωνε με κάποιον.
Την πρώτη μέρα έφτασε στο σημείο να καρφώσει 37 καρφιά στο πεζοδρόμιο. Κατά τις εβδομάδες που ακολούθησαν έμαθε να ελέγχει τον εαυτό του και ο αριθμός των καρφιών που κάρφωνε στο πεζοδρόμιο λιγόστευε συνεχώς μέρα με τη μέρα: είχε ανακαλύψει ότι ήταν πιο εύκολο να συγκρατείται από το να καρφώνει καρφιά.
Τελικά, έφτασε η μέρα κατά την οποίa ο νεαρός δεν έβαλε ούτε ένα καρφί στο πεζοδρόμιο. Τότε πήγε στον πατέρα του και του είπε ότι εκείνη την ημέρα δεν χρειάστηκε να βάλει ούτε ένα καρφί.
Τότε ο πατέρας του, του είπε να βγάζει ένα καρφί για κάθε μέρα που θα περνούσε χωρίς να χάσει την υπομονή του.
Οι μέρες πέρασαν και ο νεαρός τελικά μπόρεσε να πει στον πατέρα του ότι είχε βγάλει όλα τα καρφιά απ το πεζοδρόμιο.
Ο πατέρας τότε, οδήγησε τον υιό του στο πεζοδρόμιο μπροστά από τον κήπο και του είπε:
- «Παιδί μου, συμπεριφέρθηκες καλά, αλλά κοίτα πόσες τρύπες έχει το πεζοδρόμιο. Αυτό δεν θα είναι πια όπως πριν. Όταν μαλώνεις με κάποιον και του λες κάτι προσβλητικό, του αφήνεις μια πληγή όπως αυτή. Μπορείς να μαχαιρώσεις έναν άνθρωπο και μετά να του βγάλεις το μαχαίρι, ωστόσο όμως θα του μείνει πάντα μια πληγή.»
«Λίγη σημασία έχει πόσες φορές θα ζητήσεις συγνώμη, η πληγή που γίνεται με τα λόγια κάνει τόση ζημιά όσο και μία πληγή στο σώμα σου. Οι φίλοι είναι σπάνιοι, σε κάνουν να γελάς και σου φτιάχνουν το κέφι. Πάντα είναι διαθέσιμοι να σε ακούσουν όταν το χρειάζεσαι, σε αγαπάνε και σε δέχονται στο σπίτι τους.»

- Δώσε στον κόσμο περισσότερα από ότι περιμένει και κάντο με χαρά.
- Όταν λες «σε αγαπώ» να το λες με σοβαρότητα.
- Όταν λες «συγνώμη» κοίτα το άλλο άτομο στα μάτια.
- Μην περιγελάς τους άλλους για τα όνειρά τους.
- Μπορεί να βγεις πληγωμένος, αλλά είναι ο μόνος τρόπος για να ζήσεις την ΖΩΗ.
- Μην κρίνεις τους άλλους από αυτούς που τους περιτριγυρίζουν.
- Μίλα αργά, αλλά σκέψου γρήγορα.
- Αν κάποιος σου κάνει μια ερώτηση στην οποία δεν θέλεις να απαντήσεις, χαμογέλα και ρώτα τον : «Γιατί θέλεις να μάθεις;» .
- Να θυμάσαι ότι η πιο μεγάλη αγάπη και οι πιο μεγάλες επιτυχίες απαιτούν μεγάλα ρίσκα.
- Όταν χάνεις να μαθαίνεις το μάθημά σου.

- Να θυμάσαι το τρία Σ:
o Σεβασμός για τον εαυτό σου
o Σεβασμός για τους υπόλοιπους
η Σοβαρότητα στις πράξεις σου
- Μην επιτρέψεις μια μικρή παρεξήγηση να χαλάσει μια μεγάλη φιλία.
- Χαμογέλα όταν σηκώνεις το τηλέφωνο, έτσι ώστε το άτομο που τηλεφωνεί να το αισθανθεί από τον τόνο της φωνής σου.
- Να δίνεις σημασία στις λεπτομέρειες.
- Να θυμάσαι ότι το να μην αποκτάς πάντα αυτό που θέλεις, είναι μερικές φορές τυχερό.