Cycloid
Cycloid ( kreikan sanasta κυκλοειδής "pyöreä") - litteä transsendenttinen käyrä .
Sykloidi määritellään kinemaattisesti muodostavan ympyrän (säteen ) kiinteän pisteen liikeradana, joka vierii ilman luistoa suoraa pitkin .

Yhtälöt
Otetaan vaakakoordinaattiakseli suoraksi viivaksi, jota pitkin säteen generoiva ympyrä pyörii . Cycloid kuvataan seuraavasti:

Ominaisuudet
- Sykloidi on jaksollinen funktio pitkin abskissaa, jonka piste on . Jakson rajoilla on kätevää ottaa muodon , jossa on mielivaltainen kokonaisluku, yksikköpisteet ( kärkipisteet ).



- Tangentin piirtämiseksi sykloidille sen mielivaltaiseen pisteeseen A riittää, että tämä piste yhdistetään generoivan ympyrän yläpisteeseen. Yhdistämällä A generoivan ympyrän alimpaan pisteeseen, saadaan normaali .
- Sykloidikaaren pituus on . Tämän kiinteistön löysi Christopher Wren ( 1658 ). Sykloidikaaren pituuden (s) riippuvuus parametrista t on seuraava [1] : .


- Sykloidin kunkin kaaren alla oleva pinta-ala on kolme kertaa suurempi kuin generoivan ympyrän pinta-ala. Torricelli sanoi, että Galileo löysi tämän tosiasian kokeellisesti: hän vertasi levyjen painoa ympyrään ja sykloidin kaareen. [2] Matemaattisesti tämän tosiasian todisti ensimmäisen kerran Roberval noin vuonna 1634 käyttämällä jakamattomien menetelmää .
- Sykloidin ensimmäisen kaaren kaarevuussäde on .

- "Käänteinen" sykloidi on jyrkimmän laskun käyrä ( brachistochrone ). Lisäksi sillä on myös tautokronisuuden ominaisuus : sykloidikaaren mihin tahansa kohtaan sijoitettu raskas kappale saavuttaa vaakatason samassa ajassa.
- Käänteistä sykloidia pitkin liukuvan materiaalipisteen värähtelyjakso ei riipu amplitudista . (Tautokronismin välitön seuraus).
- Sykloidin evoluutio on sykloidi , joka on yhteneväinen alkuperäisen kanssa ja on siirretty yhdensuuntaisesti alkuperäisen kanssa niin, että kärjet muuttuvat " pisteiksi ".
- Koneen osat, jotka suorittavat samanaikaisesti tasaista pyörimis- ja translaatioliikettä, kuvaavat sykloidisia käyriä : sykloidi, episykloidi , hyposykloidi , trokoidi , astroidi ( vrt . Bernoullin lemniskaatin rakenne ).
Historiallinen ääriviiva
Ensimmäiset tutkijat, jotka kiinnittivät huomiota sykloidiin, olivat Nikolaus Cusalainen 1400-luvulla ja Charles de Beauvel vuonna 1501. Mutta tämän käyrän vakava tutkimus alkoi vasta 1600-luvulla .
Nimen sykloidi loi Galileo (Ranskassa tätä käyrää kutsuttiin ensin rulettiksi ). Galileo Mersennen aikalainen suoritti mielekkään tutkimuksen sykloidista . Transsendenttisista käyristä (eli käyristä, joiden yhtälöä ei voida kirjoittaa polynomiksi muodossa ), sykloidi on ensimmäinen tutkittu.

Pascal kirjoitti sykloidista [3] [4] :
Ruletti on niin yleinen viiva, että suoran ja ympyrän jälkeen ei ole enää yhteistä linjaa; se piirretään niin usein kaikkien silmien eteen, että täytyy ihmetellä, etteivät muinaiset tienneet sitä ... sillä tämä ei ole muuta kuin polku, jota pyörän naula kuvasi ilmassa ...
Alkuperäinen teksti (fr.)
[ näytäpiilottaa]
La Roulette est une ligne si commune, qu'apres la droitte, & la circulaire, il n'y en a point de si Frequency; Et elle se décrit si fouuent aux yeux de tout le monde, qu'il ya lieu de s'estonner qu'elle n'ait point esté influencee par les anciens, dans lesquels on n'en trouue rien : Car ce n'est autre valitsi que le chemin que fait en l'air, le clou d'une rouë...
Uusi käyrä saavutti nopeasti suosion ja joutui syvään analyysiin, johon osallistuivat Descartes , Fermat , Newton , Leibniz , veljekset Jacob ja Johann Bernoulli sekä muut 1600-1700-luvun tieteen huippuja. Sykloidilla hiottiin aktiivisesti noina vuosina ilmestyneitä matemaattisen analyysin menetelmiä .
Se, että sykloidin analyyttinen tutkimus osoittautui yhtä menestyksekkääksi kuin algebrallisten käyrien analyysi, teki suuren vaikutuksen ja siitä tuli tärkeä argumentti algebrallisten ja transsendenttisten käyrien "oikeuksien tasaamisen" puolesta.
Katso myös
Muistiinpanot
- ↑ Arkhipov G.I. , Sadovnichiy V.A. , Chubarikov V.N. Matemaattisen analyysin luentoja / Toim. V. A. Sadovnichy. - 2. painos - M . : Korkeakoulu , 2000. - S. 261. - 695 s. -8000 kappaletta. — ISBN 5-06-003955-2 .
- ↑ Alexandrova N. V. Matemaattisten termien, käsitteiden, merkinnän historia: Sanakirja-viitekirja, toim. 3 . - Pietari. : LKI, 2008. - S. 213 . — 248 s. - ISBN 978-5-382-00839-4 .
- ↑ Klyaus E. M., Pogrebyssky I. B. , Frankfurt W. I. Pascal. - M .: Nauka , 1971. - S. 191. - ( Tieteellinen ja elämäkertakirjallisuus ). - 10 000 kappaletta.
- ↑ Pascal, Blaise. Histoire de la roulette, appellee autrement la trochoïde, ou la cycloïde, où l'on rapporte par quels degrez on est arrivé à la connoissance de la nature de cette ligne . 10. lokakuuta 1658. P.1.
Kirjallisuus
- Berman G. N. Cycloid. M., Nauka, 1980, 112 s.
- Gindikin S. G. Tarinoita fyysikoista ja matemaatikoista . - kolmas painos, laajennettu. - M .: MTSNMO , 2001. - S. 126-165. — ISBN 5-900916-83-9 .
- Matemaattinen tietosanakirja (5 osassa) . - M . : Neuvostoliiton tietosanakirja , 1982. - T. 5.
- Markushevich A. I. Merkittäviä käyriä , suosittuja matematiikan luentoja , numero 4, Nauka 1978 , s. 32.
Linkit