презентация. Петрова. Великие математики
 Скачать 0.7 Mb.
|
|
Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение Евстратовская средняя общеобразовательная школа Россошанского муниципального района Воронежской области Индивидуальный итоговый проект по теме: «Великие математики» Работа ученицы 9 класса Петровой Екатерины Юрьевны Руководитель: Кищенко Ольга Валериевна, учитель математики с. Евстратовка 2021-2022 учебный год Содержание
Введение Математика появилась одновременно со стремлением человека изучить мир вокруг себя. Изначально она входила в состав философии - матери наук - и не была выделена как отдельная дисциплина наравне с той же астрономией, физикой. Однако с течением времени ситуация изменилась. Знаний у людей накапливалось все больше, в итоге произошло разделение точных и естественных наук. После официального "рождения" каждая из них пошла своим путем, развиваясь, укрепляя фундамент теорией, подкрепленной практикой. Казалось бы, какая практика может быть у математики, самой абстрактной из наук? Этот предмет способен описать абсолютно все процессы, происходящие на нашей планете и за ее пределами, а знание природы явления позволяет делать выводы и строить прогнозы. Отсюда можно сделать вывод, что все науки связаны между собой, наиболее очевидна эта зависимость между математикой и физикой. Поэтому в большинстве случаев великие математики и физики составляют одну группу ученых. В своей работе я хочу рассказать о тех, кто внес весомый вклад в создание настоящего. Кто они, великие математики прошлого, что подготовили почву для современных открытий? Пифагор Пифагор (570 – 490 гг. до н. э.) – выдающийся философ, математик и мистик Древней Греции, вклад в науку которого неоценим и по сей день. Теорема Пифагора, Таблица умножения и многие другие открытия, сделанные Пифагором ещё до нашей эры, пронеслись сквозь тысячелетия и, наверное, вряд ли когда-нибудь перестанут быть актуальными среди людей. Жизнь Пифагора неотделима от тайн и легенд, в которых его неоднократно называли чудотворцем и даже полубогом. Так кто же он на самом деле? Семья и юность Точную дату рождения Пифагора определить невозможно, судить о ней и о его жизни в целом можно лишь по рукописным источникам об учениях философа, самый ранний из которых появился лишь через 200 лет после его смерти. Предполагается, что Пифагор родился примерно в 570 до н. э. на греческом острове Самос. Папа, его звали Мнесарх, был камнерезом. Мама носила имя Партенида. Известно, что она была из благородной семьи, предок которой основал греческую колонию на Самосе. Согласно одной из легенд, когда Пифагору исполнилось 18 лет, он покинул родной дом и отправился в Египет, чтобы набраться мудрости у местных жрецов. Там будущий философ изучал медицину и математику на протяжении 20 лет. Потом его взял в плен персидский властитель Камбис и увёл в Вавилон. В качестве узника Пифагор провёл ещё 12 лет, часто взаимодействуя с магами, и лишь потом вернулся на родной Самос. Уже в тот период местные жители признали 56-летнего Пифагора самым мудрым человеком в мире. Вернувшись на родину, Пифагор стал преподавать свои идеи и учения. Вскоре о нём заговорила вся Греция. Люди с разных уголков страны съезжались на Самос, чтобы только увидеть и услышать мудрейшего философа. Со временем Пифагора стали привлекать к общественным делам. Утомившись от повышенного внимания и удручавшей его работы, он снова покидает остров и отправляется в Южную Италию. Пифагорейский союз и его развал В Италии у Пифагора оказалось не меньше последователей. Люди были в восторге от аскетичного образа жизни философа и нравственных идей, которые он старательно продвигал в массы. В итоге ученики Пифагора образовали целый религиозный орден, который со временем нашёл популярность у многих итальянцев и даже пришёл к власти, но ненадолго. Кроме последователей у Пифагора были также и враги, не разделявшие идеи мыслителя. В итоге посредством кровавых мятежей им удалось свергнуть пифагорейский союз. Пифагор считал, что в основе любой вещи лежит число, и изучить мир – значит изучить управляющие им числа. Он был великим математиком и создал одну из самых известных теорем: квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов. Считается, что сам Пифагор не доказывал эту теорему, он лишь передал людям знание. И вполне успешно! На данный момент в современном научном мире существует уже более 300 доказательств теоремы Пифагора, которая приняла основополагающее значение для геометрии. Ещё одним фундаментальным трудом греческого философа стала «таблица Пифагора», проще говоря, таблица умножения. Она актуальна для миллионов людей по всему миру и в наши дни. Помимо математики Пифагор большое количество времени уделял нумерологии, философии и астрономии. В некоторых источниках говорится, что он был одним из первых учёных, кто установил, что Земля круглая. Евклид Евклид или Эвклид (ок. 325-265 гг. до н.э.) – древнегреческий математик, автор первого из дошедших до нас теоретических трактатов по математике. Первый математик Александрийской школы. В своем фундаментальном труде «Начала» описывал планиметрию, стереометрию и теорию чисел. Автор работ по оптике, музыке и астрономии. В биографии Евклида есть множество интересных фактов, которые я затронем в данной работе. Итак, перед вами краткая биография Евклида. Биография Евклида Евклид появился на свет около 325 г. до н. э., однако эта дата является условной. Его точное место рождения также неизвестно. Одни биографы Евклида предполагают, что он родился в Александрии, тогда как другие – в Тире. Детство и юность О начальных годах жизни Евклида фактически ничего неизвестно. Согласно сохранившимся документам, основную часть взрослой жизни он провел в Дамаске. Принято считать, что Евклид происходил из состоятельной семьи. Это объясняется тем, что он учился в афинской школе Платона, где обучаться могли себе позволить далеко не бедные люди. Стоит заметить, что Евклид хорошо разбирался с философскими идеями Платона, во многом разделяя учения знаменитого мыслителя. В основном о биографии Эвклида нам известно благодаря трудам Прокла, при том, что он жил почти на 8 столетий позже математика. Также некоторые сведения из жизни Евклида удалось обнаружить в работах Паппы Александрийского и Иоанна Стобея. Если доверять сведениям последних ученых, то Евклид был добрым, вежливым и целеустремленным человеком. Поскольку данных о мужчине катастрофически мало, некоторые эксперты предполагают, что под «Евклидом» следует подразумевать группу александрийских ученых. Математика В свободное время Евклид любил читать книги в знаменитой Александрийской библиотеке. Он глубоко изучал математику, а также исследовал геометрические принципы и теории иррациональных чисел. В скором времени Евклид опубликует собственные наблюдения и открытия в своем главном труде «Начала». Данная книга внесла большой вклад в развитие математики. Она состояла из 15 томов, в каждом из которых уделялось внимание той или иной области науки. Автор рассуждал о свойствах параллелограммов и треугольников, рассматривал геометрию окружностей и общую теорию пропорций. Также в «Началах» уделялось внимание теории чисел. Он доказал бесконечность множества простых чисел, исследовал четные совершенные числа и вывел такое понятие, как НОД – наибольший общий делитель. Сегодня нахождение данного делителя называется алгоритмом Евклида. Помимо этого, в книге автор изложил основы стереометрии, представил теоремы об объемах конусов и пирамид, не забыв упомянуть об отношениях площадей кругов. Данный труд вмещает в себе настолько много фундаментальных знаний, доказательств и открытий, что многие биографы Евклида склоняются к тому, что «Начала» были написаны группой лиц. Специалисты не исключают того, что над книгой работали такие ученые, как Архит Тарентский, Евдокс Книдский, Теэтет Афинский, Гипсикл, Исидор Милетский и другие. На протяжении последующих 2000 лет «Начала» выступали в качестве основного учебника по геометрии. Следует отметить тот факт, что большая часть материалов, содержащихся в книге – не собственные открытия, а известные ранее теории. По сути, Евклид просто мастерски структурировал знания, которые были известны на то время. Помимо «Начал», Эвклид опубликовал и ряд других работ, касающихся оптики, траектории движения тел и законов механики. Он является автором знаменитых вычислений, которые практикуются в геометрии – так называемых «евклидовых построений». Ученый также сконструировал прибор для определения высоты тона струны и изучал интервальные соотношения, что привело к созданию клавишных музыкальных инструментов. Философия Евклид развивал философскую концепцию Платона о 4 элементах, которым сопоставляются 4 правильных многогранника: огонь – тетраэдр; воздух – октаэдр; земля – куб; вода – икосаэдр. В таком контексте «Начала» могут пониматься, как оригинальное учение о построении «платоновых тел», т. е. 5 правильных многогранников. Доказательство возможности построения подобных тел завершается утверждением того, что никаких иных правильных тел, кроме представленных 5, просто нет. Стоит заметить, что для теорем и постулатов Евклида характерна причинно-следственная связь, помогающая увидеть логическую цепочку умозаключений автора. Личная жизнь О личной жизни Евклида мы практически ничего не знаем. Согласно одному преданию царь Птолемей, захотевший познать геометрию, обратился к математику за помощью. Царь попросил Евклида показать ему легчайший путь к знаниям, на что мыслитель ответил: «К геометрии нет царской дороги». В результате данное высказывание стало крылатым. Существуют доказательства, что Евклид открыл при Александрийской библиотеке частную математическую школу. До наших дней не дошло ни одного достоверного портрета ученого. По этой причине все картины и скульптуры Эвклида являются просто плодом воображений их авторов. Смерть Биографы Евклида не могут с точностью определить дату его смерти. Принято считать, что великий математик скончался в 265 г. до н.э. Архимед Архимед был, пожалуй, величайшим ученым в мире и, безусловно, величайшим ученым классической эпохи. Он был математиком, физиком, астрономом, инженером, изобретателем и разработчиком оружия. Это был не только выдающийся представитель своей эпохи, благодаря трудам и изобретениям он намного опередил свое время, о чем расскажет краткая биография Архимеда и его открытия, описанные в статье. Родился он в греческом городе-государстве Сиракузы, на острове Сицилия, примерно в 287 году до нашей эры. Его отец Фидий был астрономом. Возможно, Архимед также был связан с Гиероном II, королем Сиракуз. Величайшие достижения Долгое время ученые не могли понять, как же были сделаны все его открытия. И биография Архимеда включает описание его достижений и идей, которые только в 18-м веке были развиты и продолжены. В 3-м веке до нашей эры он совершил множество новаторских вещей, а именно: Изобрел такие науки, как механика и гидростатика. Определил законы рычага и блока, которые позволяют нам перемещать тяжелые предметы, используя небольшую силу. Стал автором одного из самых фундаментальных понятий физики - центра тяжести. Рассчитал число пи до наиболее точного из известных значений. Его верхний предел для него составлял 22⁄7. Открыл и математически обосновал формулы для объема и площади поверхности сферы. Ввел способ записи очень больших чисел. Вдохновил Галилео Галилея и Исаака Ньютона на исследование математики движения. Сохранившиеся до наших дней работы Архимеда (к сожалению, многие из них были утеряны) наконец вышли в печать в 1544 году. Леонардо да Винчи посчастливилось увидеть некоторые из произведений Архимеда, скопированные вручную, еще до того, как они были напечатаны. Был одним из первых в мире ученых, применивших свои передовые математические методы в физическом мире. Был первым, кто применил физические принципы, например закон рычага, для решения математических задач. Изобрел военные машины, такие как высокоточная катапульта, которая долгие годы не давала римлянам покорить Сиракузы. Он мог сделать это на основании математических расчетов и понимания траектории снаряда. Развитие науки в Греции Чтобы лучше узнать жизнь и биографию Архимеда, нужно представить, в какую эпоху он жил. Древние греки были первыми, кто занялся настоящей наукой и признал ее дисциплиной, изучающей саму себя. Хотя в других культурах также делались научные открытия, это происходило по вполне практическим причинам, например, с целью постройки более крепких храмов или для предсказания, когда наступит период, наиболее подходящий для посадки культур или для вступления в брак. Древние греки же исследовали мир просто ради удовольствия, расширяя свои знания. Они изучали геометрию ради ее логики и красоты. Не имея каких-либо практических целей, Демокрит предположил, что вся материя состоит из крошечных частиц, называемых атомами и что эти атомы не могут быть разделены на более мелкие частицы. Он привел логические аргументы в пользу своей идеи. Краткая биография Архимед, вероятно, провел некоторое время в Египте в начале своей карьеры, но большую часть своей жизни он прожил в Сиракузах, главном греческом городе-государстве на Сицилии, где он был в близких отношениях с его королем. Архимед опубликовал свои работы в форме переписки с выдающимися математиками своего времени, включая александрийских ученых Конона Самосского и Эратосфена Киренского. Он сыграл важную роль в защите Сиракуз от осады римлян в 213 г. до н. э. Когда Сиракузы в конце концов были захвачены римским полководцем Марком Клавдием Марцеллом осенью 212 года или весной 211 года до н. э., Архимед был убит во время разграбления города. Жизнеописание ученого В биографии Архимеда сказано, что он родился и жил в условиях развития греческой научной культуры. В своей работе «О счислении песчинок» он рассказывает о том, что его отец был астрономом. В своем письме об оценках размера Солнца Архимед говорит: «Фидий, мой отец, сказал, что Солнце было в двенадцать раз больше». В молодости он проводил время в египетском городе Александрии, где преемник Александра Великого, Птолемей I Сотер, построил величайшую библиотеку мира. Александрийская библиотека с ее лекционными и конференц-залами стала центром внимания ученых древнего мира. Некоторые работы Архимеда сохранились в копиях писем, которые он отправил из Сиракуз своему другу Эратосфену. Тот руководил Александрийской библиотекой и сам был ученым (математиком, астрономом, географом и филологом). Он был первым человеком, который точно рассчитал размер нашей планеты. Архимед, погруженный в научную культуру Древней Греции, стал одним из лучших умов нашего мира. Спустя две тысячи лет после смерти Архимеда, в эпоху Возрождения и в 1600-х годах, математики снова пересмотрели его труды. Они знали, что результаты, полученные Архимедом, были правильными, но не могли понять, как этот ученый смог получить их. Находка в стиле Индианы Джонса Тайна математических изысканий Архимеда в биографии не была раскрыта до 1906 года, когда профессор Йохан Хейберг обнаружил в городе Константинополе (теперь Стамбул), в Турции, книгу. Это был христианский молитвенник, написанный в тринадцатом веке, когда город был последним форпостом Римской империи. В стенах Константинополя хранились многие великие произведения, написанные в Древней Греции. Найденная Хейбергом книга теперь называется Палимпсест Архимеда. Хейберг обнаружил, что молитвы были написаны поверх математических расчетов. Монах, который написал молитвы, попытался удалить оригинальную работу, от которой после этого остались только еле заметные следы. Оказалось, что на самом деле это были копии работ Архимеда, сделанные с оригинального текста в 10-м веке. Неожиданное открытие Эта книга содержала семь трактатов, автором которых был Архимед, включая «Метод», который считался утраченным на протяжении многих веков. Согласно биографии математика, Архимед написал эту работу, чтобы показать, как именно он занимался математикой. Этот труд был отправлен Эратосфену в Александрийскую библиотеку. Он предполагал, что впоследствии другие ученые, используя его «Метод», смогут сделать новые открытия. Благодаря этому труду математики двадцатого века узнали, насколько далеко опередил свое время Архимед, и изучили методы, которые он использовал для решения разных проблем. Именно благодаря им были сделаны его открытия и изобретения. Сохранилось 9 трактатов Архимеда, написанных на греческом языке. "О шаре и цилиндре" Основные результаты этой работы в двух книгах заключаются в том, что площадь поверхности любой сферы радиуса r в четыре раза больше площади ее наибольшего круга (в современных обозначениях S = 4πr2), а объем сферы равен двум третям того цилиндра, в который она вписана (что сразу приводит к формуле для объема, V = 4 / 3πr3). Архимед был очень горд последним открытием и оставил инструкции для создания своей могилы, которая должна была представлять собой сферу, вписанную в цилиндр. Марк Туллий Цицерон (106–43 гг. до н. э.) обнаружил гробницу, заросшую растительностью, спустя полтора столетия после смерти Архимеда. "Измерение круга" Это фрагмент более длинной работы, в которой π (пи), отношение длины окружности к диаметру круга, лежит в пределах 310/71 и 31/7. Подход Архимеда к определению πи, который заключается во вписывании и описании правильных многоугольников с большим количеством сторон, использовался всеми до развития бесконечных серийных расширений в Индии в 15-м веке и в Европе в 17-м веке. Эта работа также содержит точные приближения (выраженные как отношения целых чисел) к квадратным корням из 3 и нескольким большим числам. "О коноидах и сфероидах" В этой работе представлено определение объемов сегментов твердых тел, образованных вращением конического сечения (окружность, эллипс, парабола или гипербола) вокруг его оси. В современных условиях это проблемы интеграции. В «Спиралях» развивается множество свойств касательных и областей, связанных со спиралью Архимеда, то есть местоположения точки, движущейся с одинаковой скоростью вдоль прямой линии, которая сама вращается с постоянной скоростью вокруг фиксированной точки. "О равновесии плоских фигур" Здесь главным образом рассматривается установление центров тяжести различных прямолинейных плоских фигур и сегментов параболы и параболоида. В первой книге рассматривается «закон рычага» (баланс величин на расстояниях от точки опоры в обратном отношении к их весам), и именно на основе этого трактата Архимед был назван основателем теоретической механики. Однако большая часть этой книги, несомненно, не является подлинной и состоит из неумелых более поздних дополнений или переделок, и представляется вероятным, что базовый принцип закона рычага и, возможно, концепция центра тяжести были установлены учеными раньше, чем это сделал Архимед. Биографы считают, что его вклад заключался, скорее, в распространении этих понятий на конические сечения. "Квадратура параболы" Эта работа демонстрирует при помощи «механических» средств, а затем обычных геометрических методов, что площадь любого сегмента параболы составляет 4/3 от площади треугольника, имеющего такое же основание и высоту, как этот сегмент. "О счислении песчинок" Это небольшой трактат, написанный для обывателя, который адресован Гелону, сыну Гиерона. Его цель состоит в том, чтобы исправить недостатки греческой системы числовых обозначений, показав, как выразить огромное число на примере песчинок, которые потребуются для заполнения всей вселенной. По сути, Архимед создает целочисленную систему обозначений с базой в 100 000 000. Работа также представляет интерес, поскольку она дает наиболее подробное сохранившееся описание гелиоцентрической системы Аристарха Самосского (310–230 гг. до н. э.). Также в ней содержится описание гениальной процедуры, которую Архимед использовал для определения видимого диаметра Солнца путем наблюдения с помощью инструмента. "Метод механических теорем" Он касается механических теорем и описывает процесс открытия в математике. В нем Архимед рассказывает, как он использовал «механический» метод для достижения некоторых своих ключевых открытий, включая площадь параболического сегмента, площадь поверхности и объем сферы. "О плавающих телах" Этот труд (в двух книгах) сохранился лишь частично на греческом языке, остальное - в средневековом латинском переводе с греческого. Это первая известная работа по гидростатике, основателем которой признан Архимед. Он определял положения, которые различные твердые тела будут занимать при плавании в жидкости, в соответствии с их формой и изменением их удельного веса. В первой книге изложены различные общие принципы, в частности то, что стало известно как принцип Архимеда: твердое вещество, более плотное, чем жидкость, при погружении в эту жидкость будет легче на вес вытесняемой ею жидкости. Во второй книге Архимед определяет различные положения устойчивости в соответствии с геометрическими и гидростатическими вариациями. Другие труды Как известно из биографии Архимеда и упоминаний более поздних авторов, ученый написал ряд других работ, которые не сохранились. Особый интерес представляют трактаты о катоптрике, в которых он среди прочего обсуждает явление рефракции; на 13 полурегулярных (архимедовых) многогранниках (те тела, ограниченные правильными многоугольниками, не обязательно все одного типа, которые могут быть вписаны в сферу). В дополнение к этим, в арабском переводе сохранились несколько работ, приписанных Архимеду, которые он не мог бы составить в их нынешнем виде, хотя они могут содержать «архимедовы» элементы. К ним относятся работы по вписанию правильного семиугольника в круг; коллекция лемм (предположения, которые считаются истинными и используемые для доказательства теоремы) и книга «О касающихся кругах» - обе они имеют отношение к геометрии элементарной плоскости; и «Стомахион», содержащий описание загадки в виде головоломки (квадрат, разделенный на 14 частей). Архимедов винт Этот водяной винт похож на штопор, размещенный в трубе. С его помощью можно поднимать воду из реки, озера или колодца. Традиционно его изобретение приписывают Архимеду. Стефани Далли из Оксфордского университета обнаружила ассирийские клинописные письмена, датированные около 680 до н. э. и содержащие описания того, что очень напоминает водяной винт и использовалось для орошения садов в городе Ниневии в Месопотамии. Она считает, что эти сады на самом деле были знаменитыми Висячими садами, когда-то связанными с Вавилоном. В месопотамской культуре изобретатели оставались анонимными или их изобретения приписывались королю, который заплатил за работу. Возможно, имя Архимеда связано с водяным винтом по одной из этих причин: Устройство было забыто, после того как Ниневия была завоевана вавилонянами, а Архимед изобрел его с нуля. Устройство могло достичь Египта, который находился под властью Ассирии в 680 году до нашей эры. Архимед, возможно, видел его в действии четыре столетия спустя, когда Египет был под властью греков. Вполне возможно, что он значительно улучшил конструкцию, сделав ее более удобной и дешевой в использовании. История о золотой короне Это один из самых интересных фактов в биографии Архимеда. Король Гиерон II отдал золото ремесленнику, чтобы сделать из него корону. Готовая, она весила столько же, сколько и золото, данное мастеру, но король был подозрительным. Он решил, что мастер украл часть золота, заменив его серебром. Решить проблему он поручил Архимеду. Было известно, что золото плотнее серебра, поэтому один кубический сантиметр золота будет весить больше, чем один кубический сантиметр серебра. Проблема заключалась в том, что корона была неправильной формы, поэтому, хотя ее вес был известен, ее объем - нет. Считается, что Архимед измерил уровень воды в чашке, сравнив изменения при погружении килограмма золота и килограмма серебра. Если бы мы сделали это измерение с использованием современного оборудования, мы обнаружили бы, что 1 кг золота повысит уровень воды на 51,8 мл, а 1 кг серебра - на 95,3 мл. Как говорится в биографии, Архимед обнаружил, что корона была смесью золота и серебра. Считается, что идея, как решить эту проблему, появилась, когда Архимед принимал ванну, заметив при этом, как меняется уровень воды. Он был так взволнован, что вскочил и побежал голым по улицам Сиракуз, выкрикивая: «Эврика!» - что значит: «Нашел!» Астрономия В биографии великого математика Архимеда есть упоминание о том, что он также был известен как выдающийся астроном: его наблюдения солнцестояний использовались Гиппархом, одним из выдающихся астрономов II века до н. э. Об этой стороне деятельности Архимеда известно очень мало, хотя работа «О счислении песчинок» раскрывает его интерес к этой науке и практические наблюдательные способности. Однако сохранился ряд чисел, которые приписываются ему, указывающих расстояния между Землей и различными небесными телами, которые, как было показано, основаны не на наблюдаемых астрономических данных, а на «пифагорейской» теории. Удивительно, что эти метафизические предположения можно найти в работах практикующего астронома, но есть все основания полагать, что их верно приписывают Архимеду. Заключение Из века в век математика привлекала ученых своей неестественностью, которая удивительным образом могла описать все то, что происходит в мире вокруг нас. Пифагор утверждал, что в основе всего лежит число. Практически все, что происходит с человеком и внутри человека, оно может описать. Имена великих математиков - это не просто перечень людей, которые увлекались своим делом, расширяя и углубляя научную базу. Это звенья, которые способны связать настоящее и будущее, показать человечеству перспективу. Великие люди о математике говорят с бесконечным уважением, так как это пропуск в завтрашний день. Работая над проектом, я узнал много полезного и интересного о людях прошлого времени, которые внесли огромный вклад в науку. Изучая историю развития математики, ты понимаешь, что любая наука, и математика в особенности, строится на фундаменте знаний, добытых в предшествующие эпохи. Список использованных источников 1) https://vseonauke.com/1152255020639979804/velikie-matematiki-i-ih-otkrytiya-lyudi-podarivshie-nam-yazyk-vselennoj/ 2) http://fb.ru/article/170806/velikie-matematiki-i-ih-otkryitiya 3) http://shkolala.ru/proekty/znamenitosti/galileo-galiley/ Приложение 1  Пифагор Приложение 2  Евклид Приложение 3  Архимед |