Квадратный корень из 2

Download Report

Transcript Квадратный корень из 2

Slide 1

Квадратный корень из 2 (√2)
Подготовил ученик 8«Б» класса
Кондрашов Григорий


Slide 2

Содержание
1. Характеристика числа
2. История числа и открытие
иррациональных чисел
3. Способы выражения
4. Алгоритмы вычисления
5. Доказательства иррациональности
6. Свойства числа
7. Применение
8. Источники


Slide 3

√2
Это первое известное в истории
математики иррациональное число (то есть
число, которое нельзя точно представить в
виде дроби).
К содержанию


Slide 4

√2
Квадратный корень из числа 2 –
положительное вещественное число,
которое при умножении само на себя
даёт число 2.
√2=1,414 213 562 373 095 048 801 688 724
209 698 078 569 671 875 376 948 073 176 679
737 99…

√2 на числовой прямой


Slide 5

Геометрически корень из 2 можно
представить как длину диагонали квадрата с
длиной стороны 1.


Slide 6

По теореме Пифагора (В
прямоугольном треугольнике
квадрат длины гипотенузы
равен сумме квадратов длин
катетов) следует, что в
прямоугольном треугольнике,
длины катетов которого равны
1, квадрат длины гипотенузы
c2 =12+12=1+1=2=(√2)2, длина
гипотенузы равна √2. Из двух
таких треугольников
получается квадрат с длиной
стороны 1 и диагональю,
длина которой равна √2.

a2+b2=c2


Slide 7

√2


Slide 8

√2


Slide 9

√2 в спирали Феодора
Киренского


Slide 10

√2

К содержанию


Slide 11

История числа √2
Вавилонская глиняная табличка
(1800-1600 гг. до н. э.) даёт
наиболее точное приближённое
значение √2 при записи в четырёх
шестидесятеричных цифрах, что
после округления составляет 6
точных десятичных цифр:

1.41421296

Вавилонская
глиняная табличка c
максимально точным
указанием длины
диагонали
единичного квадрата
четырёхзначным
шестидесятеричным
числом.


Slide 12

История числа √2
Другое раннее
приближение этого числа в
древнеиндийском
математическом
тексте, Шульба-сутры (800—
200 гг. до н. э.) даётся
следующим образом:

1.414215686

К содержанию


Slide 13

Открытие иррациональных чисел
√2 иногда называют постоянной
Пифагора, так как именно пифагорейцы
доказали его иррациональность, тем самым
открыв существование иррациональных
чисел.
Пифагор


Slide 14

Открытие иррациональных чисел
Пифагорейцы (в VI-V в. до н. э.)обнаружили,
что диагональ квадрата несоизмерима с его
стороной, или на современном языке, что
квадратный корень из двух
является иррациональным.

Пифагор


Slide 15

Открытие иррациональных чисел
Традиционно авторство
открытия √2
приписывается Гиппасу из
Метапонта, которого за это
открытие, по разным вариантам
легенды, пифагорейцы не то
убили, не то изгнали, поставив
ему в вину разрушение главной
пифагорейской доктрины о том,
что «всё есть число
[натуральное]».
К содержанию


Slide 16

Способы выражения √2
Первые приближения √2:
3/2;
7/5;
17/12;
41/29;
99/70;
239/169;
577/408;
1393/985…
3363/2378 – квадрат этой дроби равен
(округлённо) 2,000000177.


Slide 17

Способы выражения √2
√2 может быть представлен в виде непрерывной
дроби:

√2=

Подходящие дроби (m/n) данной непрерывной дроби дают
приближённые значения, быстро сходящиеся к точному квадратному
корню из двух.


Slide 18

Способы выражения √2
Способ вычисления этих дробей прост:
если обозначить предыдущую подходящую
дробь m/n, то последующая имеет
вид (m+2n)/(m+n). Скорость сходимости
здесь меньше, чем у метода Ньютона (о
котором будет сказано далее), но
вычисления гораздо проще.


Slide 19

Способы выражения √2


Slide 20

Способы выражения √2

К содержанию


Slide 21

Алгоритмы вычисления
Существует множество алгоритмов для
вычисления значения √2. В результате всех
алгоритмов получается приблизительное
значение √2 в
виде обыкновенной или десятичной дроби.


Slide 22

Вавилонский метод
Вавилонский метод вычисления квадратных
корней (самый популярный алгоритм, который
используется во многих компьютерах и
калькуляторах):

Чем больше повторений в алгоритме (то есть, чем больше «n»),
тем лучше приближение √2.


Slide 23

Каждое повторение приблизительно
удваивает количество правильных цифр.

Первые приближения √2:





3/2 = 1.5
17/12 = 1.416…
577/408 = 1.414215…
665857/470832 = 1.4142135623746…


Slide 24

Алгоритм Ньютона
Алгоритм Ньютона для
вычисления a=Sqroot(x) представляет
быстро сходящуюся (при хорошем
начальном приближении) серию итераций
(повторений в цикле):

ai+1=0.5*(ai + x/ai),
где i – номер итерации.
i – мнимая единица. i2 = -1. i = √(-1).


Slide 25

В 1997 году Ясумаса Канада вычислил
значение √2 до 137 438 953 444 десятичных
знаков после запятой.


Slide 26

В феврале 2007 года
рекорд был побит: Сигэру
Кондо вычислил 200
миллиардов десятичных
знаков после запятой в
течение 13 дней и 14
часов, используя
процессор с частотой 3,6
ГГц и 16 ГБ ОЗУ. Среди
математических констант
только π было вычислено
более точно.


Slide 27

√2

К содержанию


Slide 28

1)

Доказательства
иррациональности √2

Доказательство от противного:
допустим, √2 рационален, то есть представляется в виде
дроби m/n, где m и n — целые числа. Возведение
предполагаемого равенства в квадрат:

Так как разложение m2 на простые множители содержит
2 в четной степени (20=1), а 2n2 - в нечетной(21=2),
равенство m2=2n2 невозможно. Значит, исходное
предположение было неверным, и √2 — иррациональное
число.


Slide 29

Доказательства
иррациональности √2
2)


Slide 30

Доказательства
иррациональности √2
3)


Slide 31

Доказательства
иррациональности √2


Slide 32

Доказательства
иррациональности √2
4)


Slide 33

Доказательства
иррациональности √2


Slide 34

5)

Доказательства
иррациональности √2

К содержанию


Slide 35

Свойства √2
1)

Половина √2 приблизительно
равна 0.70710 67811 86548; эта
величина даёт в геометрии и
тригонометрии
координаты единичного вектора,
образующего угол 45° с
координатными осями:


Slide 36


Slide 37

Свойства √2
2)

(т. к. (√2−1)(√2+1)=(√2)2-12=2−1=1).
Данное свойство является
результатом свойства серебряного
сечения.


Slide 38

Свойства √2
3)


Slide 39

Свойства √2
4)
√2 может быть выражен в мнимых
единицах i используя только квадратные
корни и арифметические операции:
i – мнимая единица. i2=
=-1. i=√(-1).

√2=


Slide 40

Свойства √2
5)
√2 является единственным числом,
отличным от 1, чья
бесконечная тетрация равна его квадрату:


Slide 41

Свойства √2
6)
√2 может быть также использован для
приближения π:


Slide 42

Свойства √2
7)
С точки зрения высшей
алгебры, √2 является корнем
многочлена x2−2 и поэтому
является целым алгебраическим
числом. Множество чисел
вида a+b√2, где a, b –
рациональные числа,
образует алгебраическое поле.
Оно обозначается Q[√2] и
является подполем поля веществ
енных чисел.

К содержанию


Slide 43

Применение (размер бумаги)
Квадратный корень из двух
используется в соотношении
сторон листа бумаги формата ISO
216. Соотношение сторон
равно 1:√2. При разрезании листа
пополам параллельно его короткой
стороне, получатся два листа той
же пропорции. Это позволяет
нумеровать форматы бумаги
одним числом по убыванию
площади листа (по числу
разрезов): А0, А1, А2, А3, А4, …


Slide 44

Применение (числа диафрагмы в
фотографии)


Slide 45

Применение (числа диафрагмы в
фотографии)


Slide 46

Применение (числа диафрагмы в
фотографии)


Slide 47

Применение (числа диафрагмы в
фотографии)


Slide 48

Применение (пропорция
Кордовы)


Slide 49

Применение (парк Гуэля)


Slide 50

Применение (парк Гуэля)


Slide 51

Применение

К содержанию


Slide 52

Источники
Источники:
 «Секта чисел. Теорема Пифагора» («Мир
математики»(5 том) – книга Клауди Альсина)
 wikipedia.org

К содержанию