ÐÅÑÏÓÁËÈÊÀÍÑÊÀß ÊÎÍÔÅÐÅÍÖÈß – ÔÅÑÒÈÂÀËÜ ÒÂÎÐ×ÅÑÒÂÀ ÎÁÓ×ÀÞÙÈÕÑß «EXCELSIOR-2007»

Ñåêöèÿ ÌÀÒÅÌÀÒÈÊÀ

Èññëåäîâàòåëüñêàÿ ðàáîòà

×ÒÎ ÌÛ ÇÍÀÅÌ Î

ÊÎÍÓÑÅ
 

Ïðîõîðîâà Òàòüÿíà

ÌÎÓ «Íîâîøèìêóññêàÿ ñðåäíÿÿ îáùåîáðàçîâàòåëüíàÿ øêîëà

ßëü÷èêñêîãî ðàéîíà ×óâàøñêîé Ðåñïóáëèêè», 10á êëàññ

Íàó÷íûé ðóêîâîäèòåëü:

,

ó÷èòåëü ìàòåìàòèêè

ÌÎÓ «Íîâîøèìêóññêàÿ ÑÎØ»

ñ. Íîâûå Øèìêóñû – 2007

Ñîäåðæàíèå

1. Ââåäåíèå ______________________________________________________3

2. Èñòîðèÿ èçó÷åíèÿ ãåîìåòðè÷åñêîãî òåëà-êîíóñ______________________3

3. Êîíóñ è åãî ýëåìåíòû___________________________________________6

4. Ïîñòðîåíèå êîíóñà____________________________________________9

5. Ïðèìåíåíèå êîíóñà â áûòó______________________________________10

6. Ïðèìåíåíèå êîíóñà â àðõèòåêòóðå________________________________10

7. Íàõîæäåíèå êîíóñà â ïðèðîäå____________________________________12

8. Ðåçóëüòàòû ïðîäåëàííîé ðàáîòû__________________________________13

9. Ñîöèîëîãè÷åñêèé îïðîñ ñðåäè 9-õ êëàññîâ íà òåìó: «Ãåîìåòðè÷åñêîå òåëî-êîíóñ»_____________________________________________________ 14

10. Ñîöèîëîãè÷åñêèé îïðîñ ñðåäè 11-õ êëàññîâ íà òåìó:

«Ãåîìåòðè÷åñêîå òåëî-êîíóñ» _______________________________________15

11. Ëèòåðàòóðà, èñïîëüçîâàííàÿ ïðè ïîäãîòîâêå ìàòåðèàëîâ ê äàííîé ðàáîòå___16

12. Êðîññâîðä íà òåìó: «Êîíóñ è åãî ýëåìåíòû»_______________________ 17

Ââåäåíèå

Ñîâðåìåííàÿ ìàòåìàòèêà ñôîðìèðîâàëàñü ïðèìåðíî 400 ëåò òîìó íàçàä â òðóäàõ Ãàëèëåÿ, Êåïëåðà, Íüþòîíà, Ëåéáíèöà, îäíèì èç îñíîâíûõ ñòèìóëîâ, äëÿ êîòîðûõ áûëî ïîñ÷èòàòü çàêîíû äâèæåíèÿ òåë.  òðóäàõ ýòèõ ó÷¸íûõ ìàòåìàòèêà è ôèçèêà êàê áû ñëèâàëèñü âîåäèíî. Ñîþç ìàòåìàòèêè è íàóê î ïðèðîäå ïðèíåñ ñàìûå ÿðêèå ïëîäû â íà÷àëå XX âåêà. Òîãäà ðîäèëàñü òåîðèÿ îòíîñèòåëüíîñòè è êâàíòîâàÿ ìåõàíèêà.

Ìàòåìàòè÷åñêèå êîðíè ñïåöèàëüíîé òåîðèè îòíîñèòåëüíîñòè âñêðûë âûäàþùèéñÿ íåìåöêèé ìàòåìàòèê Ãåðìàí Ìèíêîâñêèé, óñòàíîâèâøèé å¸ ãëóáî÷àéøóþ ñâÿçü ñ ãåîìåòðèåé Ëîáà÷åâñêîãî. Ýòî ñòàëî òðèóìôîì ìàòåìàòèêè: ÷èñòî òåîðåòè÷åñêèå ïîñòðîåíèÿ ìàòåìàòèêà äåéñòâèòåëüíî îêàçàëèñü ÿçûêîì, íà êîòîðîì íàïèñàíà êíèãà Ïðèðîäû. Èìåíà Ãàóññà, Áîëüÿÿ, è Ëîáà÷åâñêîãî ïðîèçíîñÿòñÿ òåïåðü êàê èìåíà ãåðîåâ.

Ñ XVII â., ñî âðåìåí Ýéëåðà è Ëàãðàíæà, ìàòåìàòèêà ñëóæèò áàçîé äëÿ èíæåíåðíûõ íàóê. Âñå êðóïíûå òåõíè÷åñêèå äîñòèæåíèÿ – îò ñòðîèòåëüñòâà çäàíèé è ìîñòîâ äî ðàñêðåïîùåíèÿ àòîìîâ ýíåðãèè, ñâåðõ çâóêîâîé àâèàöèè è êîñìè÷åñêèõ ïîëåòîâ – áûëè áû íåâîçìîæíû áåç ìàòåìàòèêè. Ïîòðåáíîñòü ðåøèòü ýòè ãðàíäèîçíûå çàäà÷è ïðèâåëà ê ñîçäàíèþ êîìïüþòåðîâ, è íà íàøèõ ãëàçàõ òåõíè÷åñêàÿ è èíôîðìàöèîííàÿ ðåâîëþöèÿ. Íàøå íîâîå âðåìÿ ýòî ïåðèîä íåâèäèìîãî ðàñöâåòà ìàòåìàòèêè. Äîñòèæåíèÿ XX âåêà, ïî ìåíüøåé ìåðå, ñîïîñòàâèìû ñ ðåçóëüòàòàìè âñåãî ïðåäûäóùåãî ïåðèîäà å¸ ðàçâèòèÿ – îò Ôàëåñà äî íà÷àëà XX ñòîëåòèÿ. À ÷èñëî åù¸ íå ðàñêðûòûõ òàéí íåèñ÷åðïàåìî.

Ôàëåñà, â èñòîðèè íàóêè, ïðèíÿòî íàçûâàòü ïåðâûì ìàòåìàòèêîì. Ôàëåñ – ãðå÷åñêèé êóïåö, ïóòåøåñòâåííèê è ôèëîñîô (îí ðîäèëñÿ â VII â. äî í. ý.). Êîíå÷íî, ñóùåñòâóþò áîëåå ðàííèå åãèïåöêèå è âàâèëîíñêèå èñòî÷íèêè, ñîäåðæàùèå ðàçíîîáðàçíûå àðèôìåòè÷åñêèå è ãåîìåòðè÷åñêèå ñâåäåíèÿ, íî â íèõ íåò äàæå íàìåêà íà äîêàçàòåëüñòâà. Ôàëåñó æå ïðèïèñûâàþò ïåðâûå ìàòåìàòè÷åñêèå òåîðåìû. Êñòàòè, Ôàëåñ íå áûë òîëüêî «÷èñòûì» ìàòåìàòèêîì, îí ðåøàë ïðèêëàäíûå çàäà÷è. Èçìåðèâ, òåíü îò åãèïåöêîé ïèðàìèäû è òåíü îò øåñòà è ïðèìåíèâ ñâîè òåîðåìû î ïîäîáèè, îí âû÷èñëèë âûñîòó ïèðàìèäû. Òàê, ïî ëåãåíäå, ðîäèëàñü íàøà íàóêà.

 ïðåæíèå âðåìåíà, âïëîòü äî êîíöà XIX ñòîëåòèÿ, ìàòåìàòèêîé çàíèìàëèñü íåìíîãèå. Ñåé÷àñ åé ïîñâÿùàþò æèçíü äåñÿòêè, à âîçìîæíî ñîòíè òûñÿ÷ ëþäåé. Ëþäåé, äëÿ êîòîðûõ çíàíèå ìàòåìàòèêè ÿâëÿþòñÿ ïðîôåññèîíàëüíîé

ïîòðåáíîñòüþ, ñ êàæäûì ãîäîì ñòàíîâèòñÿ âñ¸ áîëüøå. Íî íóæíî ëè ó÷èòü ìàòåìàòèêå âñåõ? Ñ ñîìíåíèÿ â íåîáõîäèìîñòè íå òîëüêî ìàòåìàòè÷åñêîãî, íî è, áîëåå øèðîêîãî, íàó÷íîãî îáðàçîâàíèÿ âîîáùå âðåìÿ îò âðåìåíè âûñêàçûâàþò â ðàçíîîáðàçíûõ äèñêóññèÿõ, êàê â Ðîññèè, òàê è çà å¸ ïðåäåëàìè.

Íà âîïðîñ «äëÿ ÷åãî èçó÷àþò ìàòåìàòèêó?» çàìå÷àòåëüíî îòâåòèë åù¸ â XII

âåêå àíãëèéñêèé ôèëîñîô è åñòåñòâîèñïûòàòåëü Ðîäæåð Áýêîí: «Òîò, êòî íå çíàåò ìàòåìàòèêè, íå ìîæåò óçíàòü íèêàêîé äðóãîé íàóêè è äàæå íå ìîæåò îáíàðóæèòü ñâîåãî íåâåæåñòâà».

Èñòîðèÿ èçó÷åíèÿ ãåîìåòðè÷åñêîãî òåëà êîíóñ

Ïåðâîíà÷àëüíûå ñâåäåíèÿ î ñâîéñòâàõ ãåîìåòðè÷åñêèõ òåë ëþäè íàøëè, íàáëþäàÿ îêðóæàþùèé ìèð è â ðåçóëüòàòå ïðàêòè÷åñêîé äåÿòåëüíîñòè. Ñî âðåìåíåì ó÷åíûå çàìåòèëè, ÷òî íåêîòîðûå ñâîéñòâà ãåîìåòðè÷åñêèõ òåë ìîæíî âûâîäèòü èç äðóãèõ ñâîéñòâ ïóòåì ðàññóæäåíèÿ. Òàê âîçíèêëè òåîðåìû è äîêàçàòåëüñòâà.

Ïîÿâèëîñü åñòåñòâåííîå æåëàíèå ïî âîçìîæíîñòè ñîêðàòèòü ÷èñëî òåõ ñâîéñòâ ãåîìåòðè÷åñêèõ òåë, êîòîðûå áåðóòñÿ íå­ïîñðåäñòâåííî èç îïûòà. Óòâåðæäåíèÿ, îñòàâøèåñÿ áåç äîêà­çàòåëüñòâà ñâîéñòâ ñòàëè àêñèîìàìè. Òàêèì îáðàçîì, àêñèîìû èìåþò îïûòíîå ïðîèñõîæäåíèå.

Ãåîìåòðèÿ â ðàííèé ïåðèîä ñâîåãî ðàçâèòèÿ äîñòèãëà îñîáåííî âûñîêîãî óðîâíÿ â Åãèïòå.  ïåðâîì òûñÿ÷åëåòèè äî íàøåé ýðû ãåîìåòðè÷åñêèå ñâåäåíèÿ îò åãèïòÿí ïåðåøëè ê ãðåêàì. Çà ïåðèîä ñ VII ïî III âåê äî íàøåé ýðû ãðå­÷åñêèå ãåîìåòðû íå òîëüêî îáîãàòèëè ãåîìåòðèþ ìíîãî÷èñëåííûìè íîâûìè òåîðåìàìè, íî ñäåëàëè òàêæå ñåðüåçíûå øàãè ê ñòðîãîìó åå îáîñíîâàíèþ. Ìíîãîâåêîâàÿ ðàáîòà ãðå÷åñêèõ ãåîìåòðîâ çà ýòîò ïåðèîä áûëà ïîäûòîæåíà Åâêëèäîì â åãî çíàìåíèòîì òðóäå «Íà÷àëà».

ÅÂÊËÈÄ(330-275ãã. äî í. ý.) Ñâåäåíèÿ î âðåìåíè è ìåñòå åãî ðîæäåíèÿ äî íàñ íå äîøëè, îäíàêî èçâåñòíî, ÷òî Åâêëèä æèë â Àëåêñàíäðèè è ðàñöâåò åãî äåÿòåëüíîñòè ïðèõîäèòñÿ íà âðåìÿ öàðñòâîâàíèÿ â Åãèïòå Ïòîëåìåÿ I Ñîòåðà. Èçâåñòíî òàêæå, ÷òî Åâêëèä áûë ìîëîæå ó÷åíèêîâ Ïëàòîíà (427—347 äî í. ý.), íî ñòàðøå Àðõèìåäà (îê. 287—212 äî í. ý.), òàê êàê, ñ îäíîé ñòîðîíû, áûë ïëàòîíèêîì è õîðîøî çíàë ôèëîñîôèþ Ïëàòîíà (èìåííî ïîýòîìó îí çàêîí÷èë «Íà÷àëà» èçëîæåíèåì ò. í. ïëàòîíîâûõ òåë, ò. å. ïÿòè ïðàâèëüíûõ ìíîãîãðàííèêîâ), à ñ äðóãîé ñòîðîíû — åãî èìÿ óïîìèíàåòñÿ â ïåðâîì èç äâóõ ïèñåì Àðõèìåäà ê Äîñèôåþ «Î øàðå è öèëèíäðå». Ñ èìåíåì Åâêëèäà ñâÿçûâàþò ñòàíîâëåíèå àëåêñàíäðèéñêîé ìàòåìàòèêè (ãåîìåòðè÷åñêîé àëãåáðû) êàê íàóêè.

 XI êíèãå «Íà÷àë» äàåòñÿ ñëåäóþùåå îïðåäåëåíèå: åñëè âðàùàþùèéñÿ îêîëî îäíîãî èç ñâîèõ êàòåòîâ ïðÿìîóãîëüíûé òðåóãîëüíèê ñëåâà âåðíåòñÿ â òî æå ñàìîå ïîëîæåíèå, èç êîòîðîãî îí íà÷àë äâèãàòüñÿ, òî îïèñàííàÿ ôèãóðà áóäåò êîíóñîì.

Íåïîäâèæíûé êàòåò, âîêðóã êîòîðîãî ïîâîðà÷èâàåòñÿ òðåóãîëüíèê, íàçûâàåòñÿ îñüþ êîíóñà, à êðóã, îïèñûâàåìûé âðàùàþùèìñÿ êàòåòîì, íàçûâàåòñÿ îñíîâàíèåì êîíóñà. Åâêëèä ðàññìàòðèâàåò òîëüêî ïðÿìûå êîíóñû,

ò. å. òàêèå, ó êîòîðûõ îñü ïåðïåíäèêóëÿðíà ê îñíîâàíèþ, ëèøü Àïîëëîíèé ðàçëè÷àåò ïðÿìûå è êîñûå êîíóñû, ó êîòîðûõ îñü îáðàçóåò ñ îñíîâàíèåì óãîë, îòëè÷íûé îò ïðÿìîãî.

 XII êíèãå «Íà÷àë» Åâêëèäà ñîäåðæèòñÿ ñëåäóþùèå òåîðåìû.

1.  Îáú¸ì êîíóñà ðàâåí îäíîé òðåòè îáú¸ìà öèëèíäðà ñ ðàâíûì îñíîâàíèåì è ðàâíîé âûñîòîé; äîêàçàòåëüñòâî ýòîé òåîðåìû ïðèíàäëåæèò Åâäîêñó Êíèäñêîìó.

2.  Îòíîøåíèå îáú¸ìîâ äâóõ êîíóñîâ ñ ðàâíûìè îñíîâàíèÿìè ðàâíî îòíîøåíèþ ñîîòâåòñòâóþùèõ âûñîò.

Åñëè äâà êîíóñà ðàâíîâåëèêè, òî ïëîùàäè èõ îñíîâàíèé îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíû ñîîòâåòñòâóþùèì âûñîòàì è íàîáîðîò.

ÄÅÌÎÊÐÈÒ (ëàò. Demokritos, ãðå÷. Äèì˜îêðèòîñ) (îêîëî 460 äî í. ý., Àáäåðà, Ôðàêèÿ — îêîëî 360 äî í. ý.), äðåâíåãðå÷åñêèé ôèëîñîô, îñíîâîïîëîæíèê àòîìèñòè÷åñêîãî ó÷åíèÿ.

Äåìîêðèò áûë ðîäîì èç áîãàòîé ñåìüè. Ñîãëàñíî ïåðåäàâàåìîé Äèîãåíîì Ëàýðòèåì ëåãåíäå, ó÷èëñÿ ó êàêèõ-òî ìàãîâ è õàëäååâ, ïîäàðåííûõ ïåðñèäñêèì öàðåì Êñåðêñîì îòöó Äåìîêðèòà çà òî, ÷òî òîò óãîñòèë ïðîõîäèâøåå ÷åðåç Ôðàêèþ ïåðñèäñêîå âîéñêî îáåäîì. Ïî ñìåðòè îòöà èñòðàòèë ñâîþ ÷àñòü áîãàòîãî íàñëåäñòâà íà ïóòåøåñòâèÿ, ïîñåòèâ Ïåðñèþ è Âàâèëîí, Èíäèþ è Åãèïåò. Íåêîòîðîå âðåìÿ æèë â Àôèíàõ, ãäå èíêîãíèòî ñëóøàë Ñîêðàòà; âîçìîæíî, âñòðå÷àëñÿ ñ Àíàêñàãîðîì. Òðàäèöèîííî ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî íàèáîëüøåå âëèÿíèå íà Äåìîêðèòà îêàçàë àòîìèñò Ëåâêèïï, îäíàêî èìåííî ñ èìåíåì Äåìîêðèòà ñâÿçûâàþò âîçíèêíîâåíèå àòîìèçìà êàê óíèâåðñàëüíîãî ôèëîñîôñêîãî ó÷åíèÿ, âêëþ÷àþùåãî ôèçèêó è êîñìîëîãèþ, ýïèñòåìîëîãèþ, ïñèõîëîãèþ è ýòèêó; ó÷åíèÿ, âîçíèêøåãî êàê ñèíòåç ïðîáëåìàòèêè òðåõ äðåâíåéøèõ ôèëîñîôñêèõ øêîë Ãðåöèè: ìèëåòñêîé, ýëåéñêîé è ïèôàãîðåéñêîé. Èäåþ àòîìèçìà ó÷åíûé ïîñëåäîâàòåëüíî ïðèìåíÿë âî âñåõ ñâîèõ èññëåäîâàíèÿõ: â ìàòåìàòèêå, ôèçèêå, àñòðîíîìèè, áèîëîãèè, ïñèõîëîãèè, êóëüòóðå, ïîëèòèêå, ëîãèêå.

Ñòðîãîå äîêàçàòåëüñòâî òåîðåì, ñëóæàùèõ äëÿ âûâîäà ôîðìóëû îáúåìà êîíóñà è èçëîæåííûõ â ïÿòè ïðåäëîæåíèÿõ 12 êíèãè “Íà÷àë” Åâêëèäà, äàë ÅÂÄÎÊÑ ÊÍÈÄÑÊÈÉ.  ïåðâîì èç íèõ ìåòîäîì èñ÷åðïûâàíèÿ äîêàçûâàåòñÿ, ÷òî îáúåì êîíóñà ðàâåí 1/3 îáúåìà öèëèíäðà, èìåþùåãî òî æå îñíîâàíèå è òó æå âûñîòó.  ñëåäóþùåì ïðåäëîæåíèè òåì æå ìåòîäîì äîêàçûâàåòñÿ, ÷òî îòíîøåíèå îáúåìîâ êîíóñîâ ñ ðàâíûìè âûñîòàìè ðàâíî îòíîøåíèþ ïëîùàäåé èõ îñíîâàíèé.  òðåòüåì èç óïîìÿíóòûõ ïðåäëîæåíèé äîêàçûâàåòñÿ, ÷òî îáúåìû 2 ïîäîáíûõ êîíóñîâ, ò. å. òàêèõ, ó êîòîðûõ îñè è äèàìåòðû îñíîâàíèé ïðîïîðöèîíàëüíû, îòíîñÿòñÿ êàê êóáû äèàìåòðîâ. Íàêîíåö, â ïîñëåäíèõ 2 ïðåäëîæåíèÿõ óñòàíàâëèâàåòñÿ, ÷òî îòíîøåíèå îáúåìîâ 2 êîíóñîâ, ïëîùàäè îñíîâàíèé êîòîðûõ ðàâíû, ðàâíî îòíîøåíèþ âûñîò. Ïî îïðåäåëåíèþ Åâêëèäà, êîíóñ îáðàçóåòñÿ îò âðàùåíèÿ ïðÿìîóãîëüíîãî òðåóãîëüíèêà, âîêðóã îäíîãî èç êàòåòîâ.

ÀÏÎËËÎÍÈÉ ÏÅÐÃÑÊÈÉ (îê.260-îê.170ãã äî í. ý.), äðåâíåãðå÷åñêèé ìàòåìàòèê è àñòðîíîì, ó÷åíèê Åâêëèäà äàë ïîëíîå èçëîæåíèå òåîðèè è îñíîâàííûõ èì òðóäîâ «Êîíè÷åñêèå ñå÷åíèÿ» â âîñüìè êíèãàõ.  çàâèñèìîñòè îò âçàèìíîãî ðàñïîëîæåíèÿ êîíóñà è ñåêóùåé ïëîñêîñòè ïîëó÷àþò òðè òèïà: ïàðàáîëó, ýëëèïñ, ãèïåðáîëó.

Ó Åâêëèäà íåò ïîíÿòèÿ êîíè÷åñêîé ïîâåðõíîñòè, îíî áûëî ââåäåíî Àïîëëîíèåì â åãî “Êîíè÷åñêèõ ñå÷åíèÿõ”, ïðè ýòîì îí èìåë â âèäó îáå ïëîñêîñòè êîíóñà. Âîò ÷òî ïèøåò ÀÏÎËËÎÍÈÉ: «Åñëè îò êàêîé-ëèáî òî÷êè îêðóæíîñòè êðóãà, êîòîðûé íå íàõîäèòñÿ â îäíîé ïëîñêîñòè ñ íåêîòîðîé òî÷êîé, ïðîâîäèòü ïðÿìûå, ñîåäèíÿþùèå ýòó òî÷êó ñ îêðóæíîñòüþ, è ïðè íåïîäâèæíîñòè òî÷êè ïåðåìåùàòü ïðÿìóþ ïî îêðóæíîñòè, âîçâðàùàÿ åå òóäà, îòêóäà íà÷àëîñü äâèæåíèå, òî ïîâåðõíîñòü, îïèñàííóþ ïðÿìîé è ñîñòàâëåííóþ èç 2 ïîâåðõíîñòåé, ëåæàùèõ â âåðøèíå äðóã ïðîòèâ äðóãà, èç êîòîðûõ êàæäàÿ áåñêîíå÷íî óâåëè÷èâàåòñÿ, åñëè áåñêîíå÷íî ïðîäîëæàòü îïèñûâàþùóþ ïðÿìóþ, ÿ íàçûâàþ êîíè÷åñêîé ïîâåðõíîñòüþ, íåïîäâèæíóþ æå òî÷êó - å¸ âåðøèíîé, à îñüþ - ïðÿìóþ, ïðîâåä¸ííóþ ÷åðåç ýòó òî÷êó è öåíòð êðóãà». Îïðåäåëåíèå êîíè÷åñêîé ïîâåðõíîñòè Àïîëëîíèÿ âîñïðîèçâåäåíî â ñîâðåìåííûõ øêîëüíûõ ó÷åáíèêàõ ñ ñóùåñòâåííîé çàìåíîé êðóãà íà ëþáóþ ëèíèþ, òàê íàçûâàåìóþ íàïðàâëÿþùóþ.

ÀÐÕÈÌÅÄ (ëàò. Archimedes, ãðå÷. Àðõèì˜èäèñ) (îêîëî 287 äî í. ý., Ñèðàêóçû, Ñèöèëèÿ — 212 äî í. ý., òàì æå), äðåâíåãðå÷åñêèé ó÷åíûé, ìàòåìàòèê è ìåõàíèê, îñíîâîïîëîæíèê òåîðåòè÷åñêîé ìåõàíèêè è ãèäðîñòàòèêè. Ðàçðàáîòàë ïðåäâîñõèòèâøèå èíòåãðàëüíîå èñ÷èñëåíèå ìåòîäû íàõîæäåíèÿ ïëîùàäåé, ïîâåðõíîñòåé è îáúåìîâ ðàçëè÷íûõ ôèãóð è òåë.  îñíîâîïîëàãàþùèõ òðóäàõ ïî ñòàòèêå è ãèäðîñòàòèêå (çàêîí Àðõèìåäà) äàë îáðàçöû ïðèìåíåíèÿ ìàòåìàòèêè â åñòåñòâîçíàíèè è òåõíèêå. Àðõèìåäó ïðèíàäëåæèò ìíîæåñòâî òåõíè÷åñêèõ èçîáðåòåíèé (àðõèìåäîâ âèíò, îïðåäåëåíèå ñîñòàâà ñïëàâîâ âçâåøèâàíèåì â âîäå, ñèñòåìû äëÿ ïîäíÿòèÿ áîëüøèõ òÿæåñòåé, âîåííûå ìåòàòåëüíûå ìàøèíû), çàâîåâàâøèõ åìó íåîáû÷àéíóþ ïîïóëÿðíîñòü ñðåäè ñîâðåìåííèêîâ.

 òðàêòàòå «Î êîíîèäàõ è ñôåðîèäàõ» Àðõèìåä ðàññìàòðèâàåò øàð, ýëëèïñîèä, ïàðàáîëîèä è ãèïåðáîëîèä âðàùåíèÿ è èõ ñåãìåíòû è îïðåäåëÿåò èõ îáúåìû.  ñî÷èíåíèè «Î ñïèðàëÿõ» èññëåäóåò ñâîéñòâà êðèâîé, ïîëó÷èâøåé åãî èìÿ (ñì. Àðõèìåäîâà ñïèðàëü) è êàñàòåëüíîé ê íåé.  òðàêòàòå «Èçìåðåíèå êðóãà» Àðõèìåä ïðåäëàãàåò ìåòîä îïðåäåëåíèÿ ÷èñëà , êîòîðûé èñïîëüçîâàëñÿ äî êîíöà 17 â., è óêàçûâàåò äâå óäèâèòåëüíî òî÷íûå ãðàíèöû ÷èñëà p: 3 <p<3 .  «Ïñàììèòå» («Èñ÷èñëåíèå ïåñ÷èíîê») Àðõèìåä ïðåäëàãàåò ñèñòåìó ñ÷èñëåíèÿ, ïîçâîëÿâøóþ çàïèñûâàòü ñâåðõáîëüøèå ÷èñëà, ÷òî ïîðàæàëî âîîáðàæåíèå ñîâðåìåííèêîâ.  «Êâàäðàòóðå ïàðàáîëû» îïðåäåëÿåò ïëîùàäü ñåãìåíòà ïàðàáîëû ñíà÷àëà ñ ïîìîùüþ «ìåõàíè÷åñêîãî» ìåòîäà, à çàòåì äîêàçûâàåò ðåçóëüòàòû ãåîìåòðè÷åñêèì ïóòåì. Êðîìå òîãî, Àðõèìåäó ïðèíàäëåæàò «Êíèãà ëåìì», «Ñòîìàõèîí» è îáíàðóæåííûå òîëüêî â 20 âåêå «Ìåòîä» (èëè «Ýôîä») è «Ïðàâèëüíûé ñåìèóãîëüíèê».  «Ìåòîäå» Àðõèìåä îïèñûâàåò ïðîöåññ îòêðûòèÿ â ìàòåìàòèêå, ïðîâîäÿ ÷åòêîå ðàçëè÷èå ìåæäó ñâîèìè ìåõàíè÷åñêèìè ïðèåìàìè è ìàòåìàòè÷åñêèì äîêàçàòåëüñòâîì.

 «Íà÷àëàõ» Åâêëèäà ìû íàõîäèì îïðåäåëåíèå òîëüêî îáú¸ìîâ öèëèíäðà è êîíóñà, ïëîùàäü æå áîêîâûõ ïîâåðõíîñòåé áûëà íàéäåíà Àðõèìåäîì. Â14-ì ïðåäëîæåíèè åãî ïðîèçâåäåíèÿ «Î øàðå è öèëèíäðå» îí äîêàçàë ñëåäóþùóþ òåîðåìó: «Ïîâåðõíîñòü âñÿêîãî ðàâíîáåäðåííîãî (ò. å. ïðÿìîãî êðóãîâîãî) êîíóñà, çà âû÷åòîì îñíîâàíèÿ, ðàâíà êðóãó, ðàäèóñ êîòîðîãî åñòü ñðåäíÿÿ ïðîïîðöèîíàëüíàÿ ìåæäó ñòîðîíîé (ò. å. îáðàçóþùåé) êîíóñà è ðàäèóñà êðóãà, ÿâëÿþùåãîñÿ îñíîâàíèåì êîíóñà». Ïëîùàäü S áîêîâîé ïîâåðõíîñòè äàåòñÿ òàêèì îáðàçîì (â ñîâðåìåííûõ ñèìâîëàõ) ôîðìóëîé S=*(Ölr)^2=rl, ãäå l – äëèíà îáðàçóþùåé, r – ðàäèóñ îñíîâàíèÿ êîíóñà. «Ðàâíîáåäðåííûì» ïðÿìîé êðóãîâîé êîíóñ íàçûâàåòñÿ ïîòîìó, ÷òî îí èìåë â îñåâîì ñå÷åíèè ðàâíîáåäðåííûé òðåóãîëüíèê.

ÊÎÂÀËÜÅÐÈ ÁÎÍÀÂÅÍÒÓÐÀ (), èòàëüÿíñêèé ìàòåìàòèê îïèñàë â ñâîèõ ñî÷èíåíèÿõ (1635) âû÷èñëåíèÿ ïëîùàäåé è îáúåìîâ ôèãóð ñ ïîìîùüþ òàê íàçûâàåìîãî ìåòîäà «íåäåëèìûõ».

Íåïîñðåäñòâåííîå âû÷èñëåíèå îáú¸ìà êîíóñà äà¸ò ÃÅÐÎÍ ÀËÅÊÑÀÍÄÐÈÉÑÊÈÉ (îê. 1 â.). Ãåðîí Àëåêñàíäðèéñêèé - äðåâíåãðå÷åñêèé ó÷åíûé. Äàë ñèñòåìàòè÷åñêîå èçëîæåíèå îñíîâíûõ äîñòèæåíèé àíòè÷íîãî ìèðà ïî ïðèêëàäíîé ìåõàíèêå è ìàòåìàòèêå. Èçîáðåë ðÿä ïðèáîðîâ è àâòîìàòîâ. [4]

ËÎÁÀ×ÅÂÑÊÈÉ Íèêîëàé Èâàíîâè÷ (), ðîññèéñêèé ìàòåìàòèê, ñîçäàòåëü íååâêëèäîâîé ãåîìåòðèè (ãåîìåòðèè Ëîáà÷åâñêîãî). Ðåêòîð Êàçàíñêîãî óíèâåðñèòåòà (1827-46). Îòêðûòèå Ëîáà÷åâñêîãî (1826, îïóáëèêîâàííîå 1829-30), íå ïîëó÷èâøåå ïðèçíàíèÿ ñîâðåìåííèêîâ, ñîâåðøèëî ïåðåâîðîò â ïðåäñòàâëåíèè î ïðèðîäå ïðîñòðàíñòâà, â îñíîâå êîòîðîãî áîëåå 2 òûñ. ëåò ëåæàëî ó÷åíèå Åâêëèäà, è îêàçàëî îãðîìíîå âëèÿíèå íà ðàçâèòèå ìàòåìàòè÷åñêîãî ìûøëåíèÿ. Òðóäû ïî àëãåáðå, ìàòåìàòè÷åñêîìó àíàëèçó, òåîðèè âåðîÿòíîñòåé, ìåõàíèêå, ôèçèêå è àñòðîíîìèè.

Ðîäèëñÿ â íåáîãàòîé ñåìüå ìåëêîãî ñëóæàùåãî. Ïî÷òè âñÿ æèçíü Ëîáà÷åâñêîãî ñâÿçàíà ñ Êàçàíñêèì óíèâåðñèòåòîì, â êîòîðûé îí ïîñòóïèë ïî îêîí÷àíèè ãèìíàçèè â 1807. Ïî îêîí÷àíèè óíèâåðñèòåòà â 1811 ñòàë ìàòåìàòèêîì, â 1814 — àäúþíêòîì, â 1816 — ýêñòðàîðäèíàðíûì è â 1822 — îðäèíàðíûì ïðîôåññîðîì. Äâàæäû (1820-22 è 1823-25 ãã.) áûë äåêàíîì ôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêîãî ôàêóëüòåòà, à ñ 1827 ïî 1846 — ðåêòîðîì óíèâåðñèòåòà.

 1835 Ëîáà÷åâñêèé êðàòêî ñôîðìóëèðîâàë ïîáóäèòåëüíûå ìîòèâû, êîòîðûå ïðèâåëè åãî ê îòêðûòèþ íååâêëèäîâîé ãåîìåòðèè: «Íàïðàñíîå ñòàðàíèå ñî âðåìåí Åâêëèäà â ïðîäîëæåíèå äâóõ òûñÿ÷ ëåò çàñòàâèëî ìåíÿ ïîäîçðåâàòü, ÷òî â ñàìèõ ïîíÿòèÿõ åùå íå çàêëþ÷àåòñÿ òîé èñòèíû, êîòîðóþ õîòåëè äîêàçàòü è êîòîðóþ ïðîâåðèòü, ïîäîáíî äðóãèì ôèçè÷åñêèì çàêîíàì, ìîãóò ëèøü îïûòû, êàêîâû, íàïðèìåð, Àñòðîíîìè÷åñêèå íàáëþäåíèÿ.  ñïðàâåäëèâîñòè ìîåé äîãàäêè, áóäó÷è, íàêîíåö óáåæäåí è ïî÷èòàÿ çàòðóäíèòåëüíûé âîïðîñ ðåøåííûì âïîëíå, ïèñàë îá ýòîì ÿ ðàññóæäåíèå â 1826 ãîäó».

Îòêðûòèå Ëîáà÷åâñêîãî ïîñòàâèëî ïåðåä íàóêîé, ïî êðàéíåé ìåðå, äâà ïðèíöèïèàëüíî âàæíûõ âîïðîñà, íå ïîäíèìàâøèõñÿ ñî âðåìåí «Íà÷àë» Åâêëèäà: «×òî òàêîå ãåîìåòðèÿ âîîáùå? Êàêàÿ ãåîìåòðèÿ îïèñûâàåò ãåîìåòðèþ ðåàëüíîãî ìèðà?». Äî ïîÿâëåíèÿ ãåîìåòðèè Ëîáà÷åâñêîãî ñóùåñòâîâàëà òîëüêî îäíà ãåîìåòðèÿ — åâêëèäîâà, è, ñîîòâåòñòâåííî, òîëüêî îíà ìîãëà ðàññìàòðèâàòüñÿ êàê îïèñàíèå ãåîìåòðèè ðåàëüíîãî ìèðà. Îòâåòû íà îáà âîïðîñà äàëî ïîñëåäóþùåå ðàçâèòèå íàóêè: â 1872 Ôåëèêñ Êëåéí îïðåäåëèë ãåîìåòðèþ êàê íàóêó îá èíâàðèàíòàõ òîé èëè èíîé ãðóïïû ïðåîáðàçîâàíèé (ðàçëè÷íûì ãåîìåòðèÿì ñîîòâåòñòâóþò ðàçëè÷íûå ãðóïïû äâèæåíèé, ò. å. ïðåîáðàçîâàíèé, ïðè êîòîðûõ ñîõðàíÿþòñÿ ðàññòîÿíèÿ ìåæäó ëþáûìè äâóìÿ òî÷êàìè; ãåîìåòðèÿ Ëîáà÷åâñêîãî èçó÷àåò èíâàðèàíòû ãðóïïû Ëîðåíöà, à ïðåöèçèîííûå ãåîäåçè÷åñêèå èçìåðåíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî íà ó÷àñòêàõ ïîâåðõíîñòè Çåìëè, êîòîðûå ñ äîñòàòî÷íîé òî÷íîñòüþ ìîæíî ñ÷èòàòü ïëîñêèìè, âûïîëíÿåòñÿ ãåîìåòðèÿ Åâêëèäà).

Êîíóñ è åãî ýëåìåíòû

Ëàòèíñêîå ñëîâî conus ïîçàèìñòâîâàíî èç ãðå÷åñêîãî ÿçûêà («êîíóñ» - çàòû÷êà, âòóëêà, ñîñíîâàÿ øèøêà).

Êîíóñîì (òî÷íåå, êðóãîâûì êîíóñîì) íàçûâàåòñÿ òåëî, êîòî­ðîå ñîñòîèò èç êðóãà — îñíîâàíèÿ êîíóñà, òî÷êè, íå ëåæàùåé â ïëîñêîñòè ýòîãî êðóãà,— âåðøèíû êîíóñà è âñåõ îòðåçêîâ, ñîåäèíÿþùèõ âåðøèíó êîíóñà ñ òî÷êàìè îñíîâàíèÿ (ðèñ. 1). Îòðåçêè, ñîåäèíÿþùèå âåðøèíó êîíóñà ñ òî÷êàìè îêðóæíîñòè îñíîâàíèÿ, íàçûâàþòñÿ îáðàçóþùèìè, êîíóñà. Ïîâåðõíîñòü êîíóñà ñîñòîèò èç îñíîâàíèÿ è áîêîâîé ïîâåðõíîñòè.

Êîíóñ íàçûâàåòñÿ ïðÿìûì, åñëè ïðÿìàÿ, ñîåäèíÿþùàÿ âåð­øèíó êîíóñà ñ öåíòðîì îñíîâàíèÿ, ïåðïåíäèêóëÿðíà ïëîñêîñòè îñíîâàíèÿ.  äàëüíåéøåì ìû áóäåì ðàññìàòðèâàòü òîëüêî ïðÿ­ìîé êîíóñ, íàçûâàÿ åãî äëÿ êðàòêîñòè ïðîñòî êîíóñîì. Íàãëÿäíî ïðÿìîé êðóãîâîé êîíóñ ìîæíî ïðåäñòàâëÿòü ñåáå êàê òåëî, ïîëó÷åííîå ïðè âðàùåíèè ïðÿìîóãîëüíîãî òðåóãîëüíèêà âîêðóã åãî êàòåòà êàê îñè (ðèñ.2).

Âûñîòîé êîíóñà íàçûâàåòñÿ ïåðïåíäèêóëÿð, îïóùåííûé èç åãî âåðøèíû íà ïëîñêîñòü îñíîâàíèÿ. Ó ïðÿìîãî êîíóñà îñíîâàíèå âûñîòû ñîâïàäàåò ñ öåíòðîì îñíîâàíèÿ. Îñüþ ïðÿìî­ãî êðóãîâîãî êîíóñà íàçûâàåòñÿ ïðÿìàÿ, ñîäåðæàùàÿ åãî âûñîòó.

Ðèñ.2

 

Ðèñ.1

 

Ñå÷åíèå êîíóñà ïëîñêîñòüþ, ïðîõîäÿùåé ÷åðåç åãî âåðøèíó, ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ðàâíîáåäðåííûé òðåóãîëüíèê, ó êîòîðîãî áîêîâûå ñòîðîíû ÿâëÿþòñÿ îáðàçóþùèìè êîíóñà (ðèñ. 3).  ÷àñòíîñòè, ðàâíîáåäðåííûì òðåóãîëüíèêîì ÿâëÿåòñÿ îñåâîå ñå÷åíèå êîíóñà. Ýòî ñå÷åíèå, êîòîðîå ïðîõîäèò ÷åðåç îñü êîíó­ñà (ðèñ. 4). [1]

Òåîðåìà. Ïëîñêîñòü, ïàðàëëåëüíàÿ ïëîñêîñòè îñíîâàíèÿ êîíóñà, ïåðåñåêàåò êîíóñ ïî êðóãó, à áîêîâóþ ïîâåðõíîñòü - ïî îêðóæíîñòè ñ öåíòðîì íà îñè êîíóñà.

Äîêàçàòåëüñòâî. Ïóñòü - ïëîñêîñòü, ïàðàëëåëüíàÿ ïëîñêîñòè îñíîâàíèÿ êîíóñà è ïåðåñåêàþùàÿ êîíóñ (ðèñ.5). Ïðåîáðàçîâàíèå ãîìîòåòèè îòíîñèòåëüíî âåðøèíû êîíóñà, ñîâìåùàþùåå ïëîñêîñòü ñ ïëîñêîñòüþ îñíîâàíèÿ, ñîâìåùàåò ñå÷åíèå êîíóñà ïëîñêîñòüþ ñ îñíîâàíèåì êîíóñà. Ñëåäîâàòåëüíî, ñå÷åíèå êîíóñà ïëîñêîñòüþ åñòü êðóã, à ñå÷åíèå áîêîâîé ïîâåðõíîñòè – îêðóæíîñòü ñ öåíòðîì íà îñè êîíóñà. Òåîðåìà äîêàçàíà.

Çàäà÷à: Êîíóñ ïåðåñå÷åí ïëîñêîñòüþ, ïàðàëëåëüíîé îñíîâàíèþ, íà ðàññòîÿíèè d îò âåðøèíû. Íàéäèòå ïëîùàäü ñå÷åíèÿ, åñëè ðàäèóñ îñíîâàíèÿ êîíóñà R, à âûñîòà H.

Ðåøåíèå. Ñå÷åíèå êîíóñà ïîëó÷àåòñÿ èç îñíîâàíèÿ êîíóñà ïðåîáðàçîâàíèåì ãîìîòåòèè . Ïîýòîìó ðàäèóñ êðóãà â ñå÷åíèè . Ñëåäîâàòåëüíî, ïëîùàäü ñå÷åíèÿ

.

Ðèñ.3

 

Ðèñ.4

 
Ïëîñêîñòü, ïàðàëëåëüíàÿ îñíîâàíèþ êîíóñà è ïåðåñåêàþùàÿ êîíóñ, îòñåêàåò îò íåãî ìåíüøèé êîíóñ. Îñòàâøàÿñÿ ÷àñòü íàçûâàåòñÿ óñå÷åííûì êîíóñîì (ðèñ. 6).

Ðèñ.6

 
Ïèðàìèäîé, âïèñàííîé â êîíóñ, íàçûâàåòñÿ òàêàÿ ïèðàìèäà, îñíîâàíèå êîòîðîé åñòü ìíîãîóãîëüíèê, âïèñàííûé â îêðóæ­íîñòü îñíîâàíèÿ êîíóñà, à âåðøèíîé ÿâëÿåòñÿ âåðøèíà êîíóñà (ðèñ. 7). Áîêîâûå ðåáðà ïèðàìèäû, âïèñàííîé â êîíóñ, ÿâ­ëÿþòñÿ îáðàçóþùèìè êîíóñà.

Ðèñ.8

 

Ðèñ.5

 

Ðèñ.7

 

Çàäà÷à: Ó ïèðàìèäû âñå áîêîâûå ðåáðà ðàâíû. Äîêàæèòå, ÷òî îíà ÿâëÿåòñÿ âïèñàííîé â íåêîòîðûé êîíóñ.

Ðåøåíèå. Îïóñòèì ïåðïåíäèêóëÿð SO èç âåðøèíû ïèðàìèäû íà ïëîñêîñòü îñíîâàíèÿ (ðèñ. 8) è îáîçíà÷èì äëèíó áîêîâûõ ðåáåð ïèðàìèäû ÷åðåç l. Âåðøèíû îñíîâàíèÿ óäàëåíû îò òî÷êè Î íà îäíî è òî æå ðàññòîÿíèå

.

Îòñþäà ñëåäóåò, ÷òî íàøà ïèðàìèäà âïèñàíà â êîíóñ, ó êîòîðîãî âåðøèíîé ÿâëÿåòñÿ âåðøèíà ïèðàìèäû, à îñíîâàíèåì — êðóã ñ öåíòðîì Î è ðàäèóñîì R.

Êàñàòåëüíîé ïëîñêîñòüþ ê êîíóñó íàçûâàåòñÿ ïëîñêîñòü, ïðîõîäÿùàÿ ÷åðåç îáðàçóþùóþ êîíóñà è ïåðïåíäèêóëÿðíàÿ ïëîñêîñòè îñåâîãî ñå÷åíèÿ, ñîäåðæàùåé ýòó îáðàçóþùóþ (ðèñ. 9).

Ïèðàìèäîé, îïèñàííîé îêîëî êîíóñà, íàçûâàåòñÿ ïèðàìèäà, ó êîòîðîé îñíîâàíèåì ñëóæèò ìíîãîóãîëüíèê, îïèñàííûé îêîëî

Ðèñ.9

 

Ðèñ.10

 

îñíîâàíèÿ êîíóñà, à âåðøèíà ñîâïàäàåò ñ âåðøèíîé êîíóñà (ðèñ. 10). Ïëîñêîñòè áîêîâûõ ãðàíåé îïèñàííîé ïèðàìèäû ÿâëÿþòñÿ êàñàòåëüíûìè ïëîñêîñòÿìè êîíóñà.

 16-ì ïðåäëîæåíèè Àðõèìåä âûâîäèò ôîðìóëó äëÿ ïëîùàäè áîêîâîé ïîâåðõíîñòè óñå÷¸ííîãî êîíóñà, êîòîðóþ ìîæíî çàïèñàòü ïî-ñîâðåìåííîìó òàê:

S= (Öl*(r+R))^2=l*(r+R). (1)

Íûíå ïðèìåíÿåòñÿ è äðóãîé âèä ôîðìóëû (1), ïîëó÷àåìûé ââåäåíèåì ðàäèóñà p, ðàâíîãî ñðåäíåìó àðèôìåòè÷åñêîìó ðàäèóñîâ îñíîâàíèé êîíóñîâ, ò. å. p=(R+r)/2; òîãäà èç ôîðìóëû (1) ïîëó÷àåì: S=2pl.

Ðèñ.11

 
 

Âïèøåì â êîíóñ ïðàâèëüíóþ n-óãîëüíóþ ïèðàìèäó (ðèñ. 11). Ïëîùàäü åå áîêîâîé ïîâåðõíîñòè

,

ãäå Pn – ïåðèìåòð îñíîâàíèÿ ïèðàìèäû, à ln - àïîôåìà.

Ïðè íåîãðàíè÷åííîì óâåëè÷åíèè n ïåðèìåòð îñíîâàíèÿ Pn íåîãðàíè÷åííî

ïðèáëèæàåòñÿ ê äëèíå Ñ îêðóæíîñòè

îñíîâàíèÿ êîíóñà, à àïîôåìà ln - ê äëèíå l îáðàçóþùåé. Ñîîòâåòñòâåííî áîêîâàÿ ïîâåðõíîñòü ïèðàìèäû íåîã­ðàíè÷åííî ïðèáëèæàåòñÿ ê .  ñâÿçè ñ ýòèì âåëè÷èíà ïðèíèìàåòñÿ çà ïëîùàäü áîêîâîé ïîâåðõíîñòè êîíóñà.

Èòàê, ïëîùàäü áîêîâîé ïîâåðõíîñòè êîíóñà âû÷èñëÿåòñÿ ôîðìóëå

ãäå R — ðàäèóñ îñíîâàíèÿ êîíóñà, à l — äëèíà îáðàçóþùåé.

Àíàëîãè÷íî äëÿ ïëîùàäè áîêîâîé ïîâåðõíîñòè óñå÷åííîãî êîíóñà ñ ðàäèóñàìè îñíîâàíèé R1, R2 è îáðàçóþùåé l ïîëó­÷àåòñÿ ôîðìóëà

[3]

Ïîñòðîåíèå êîíóñà

Ïðåäñòàâüòå ñåáå îñàæäåííóþ ñðåäíåâåêîâóþ êðåïîñòü, íàä êðåïîñòíûìè ñòåíàìè âîçâûøàþòñÿ êðóãëûå áàøíè. Îíè ïîêðûòû êîíè÷åñêèìè êðûøàìè, êîòîðûå íàïîìèíàþò âîðîíêè, ïåðåâåðíóòûå îñòðûì êîíöîì ââåðõ. Âäàëè çà ñòåíàìè âèäíû öåðêîâíûå øïèëè – êðóãëîé ôîðìû â âèäå êîíóñà. Ïðåäñòàâüòå ñåáå ÷àñîâûõ íà êðåïîñòíûõ ñòåíàõ. Îíè âîîðóæåíû ÷åòûðåõãðàííûìè ðàïèðàìè è òðåõãðàííûìè øïàãàìè, êëèíêè êîòîðûõ ïîõîæè íà âûòÿíóòûå êîíóñû. Íåäàëåêî îò êðåïîñòè íà îïóøêå ëåñà ðàñòóò êîíè÷åñêîé ôîðìå åëî÷êè. Òàì ðàñêèíóëñÿ ëàãåðü îñàæäàþùåãî âîéñêà. Âîò êîíè÷åñêèå øàòðû âîèíîâ. À áëèæå ê ëåñó – ïàëàòêè. Áëèæå ê êðåïîñòè âûñÿòñÿ êîíóñû îñàäíûõ áàøåí, êîòîðûå èçäàëåêà êàæóòñÿ ìàëåíüêèìè òåëåâèçèîííûìè âûøêàìè. Íå áóäåì äîæèäàòüñÿ áîÿ. Âåäü ñåé÷àñ íàñ èíòåðåñóåò òîëüêî êîíóñû. Âîçüì¸ì ëó÷øå áóìàãó, íîæíèöû è êëåé è ñìàñòåðèì êîíóñ. Êîíóñ ñäåëàòü î÷åíü ëåãêî. Íàðèñóåì êðóã è äâà åãî ðàäèóñà. Âûðåæåì ÷àñòü êðóãà, íàõîäÿùåãîñÿ ìåæäó ðàäèóñàìè. Èç îñòàâøåéñÿ åãî ÷àñòè ñêëåéòå áóìàæíûé êîëïà÷îê. Ïðèêëåéòå ê íåìó ñíèçó êðóãëîå îñíîâàíèå, è êîíóñ ãîòîâ. Ìû ìîæåì ðàññìîòðåòü åãî ýëåìåíòû. ×òî æå òàêîå êîíóñ? Êîíóñîì íàçûâàåòñÿ òåëî, îãðàíè÷åííîå êîíè÷åñêîé ïîâåðõíîñòüþ è êðóãîì ñ ãðàíèöåé L. Êîíóñ ñîñòîèò èç êðóãà - îñíîâàíèÿ êîíóñà. [2]


Ïðèìåíåíèå êîíóñà â áûòó.

Çíàíèÿ î êîíóñå øèðîêî ïðèìåíÿþòñÿ â æèçíè - â áûòó, íà ïðîèçâîäñòâå, â íàóêå. Íàïðèìåð, â áûòó ìû ÷àñòî èñïîëüçóåì â¸äðà, èìåþùèå ôîðìó óñå÷¸ííîãî êîíóñà, ñëóæàùèå íàì ¸ìêîñòüþ äëÿ ðàçëè÷íûõ æèäêîñòåé è ñûïó÷èõ âåùåñòâ. Íàøè ðàñòåíèÿ, áëàãîïðèÿòíî ðàçâèâàþòñÿ â öâåòî÷íûõ ãîðøêàõ. À ýòè ïðåäìåòû ÷àùå âñåãî èìåþò ôîðìó ëèáî ïðÿìîãî êðóãîâîãî êîíóñà, ëèáî ôîðìó óñå÷¸ííîãî êîíóñà.

Äëÿ ïåðåëèâàíèÿ æèäêîñòåé èç áîëåå êðóïíîé ïîñóäû, â áîëåå ìåëêóþ ìû èñïîëüçóåì âîðîíêó. Åñëè ïðèñìîòðåòüñÿ ê å¸ ôîðìå, ìû çàìåòèì, ÷òî îíà ïîõîæà íà óñå÷¸ííûé êîíóñ.

Èäÿ ïî óëèöå, ìû ìîæåì óâèäåòü ÷åëîâåêà ñ èíòåðåñíûì ïðèñïîñîáëåíèåì â ðóêàõ. Ýòî ðóïîð. Îí ñëóæèò äëÿ óñèëåíèÿ çâóêà, òî åñòü îí ÿâëÿåòñÿ ãðîìêîãîâîðèòåëåì.

Ìíîãèå ìóçûêàëüíûå èíñòðóìåíòû èìåþò êîíè÷åñêèå ýëåìåíòû. Íàïðèìåð, êàðíàé ñðåäíåàçèàòñêèé, çóðíà àðìÿíñêàÿ, ïðîäîëüíàÿ ôëåéòà. À åñëè ìû âñïîìíèì äðåâíåãî ìóçûêàíòà, êîòîðûé îäíàæäû ïîäóë â êîñòü, è ïðåâðàòèë å¸ â äóõîâíûé èíñòðóìåíò. Íàçîâ¸ì åãî ôëåéòîé, ãîáîåì, êëàðíåòîì, äóäêîé, ôàãîòîì. Ýòî äåðåâÿííûå äóõîâíûå èíñòðóìåíòû. Íî åñòü òàê æå ãðóïïà ìåäíûõ äóõîâíûõ – âàëòîðíà, òðóáà, òðîìáîí, òóáà è èõ ðàçíîâèäíîñòè.

 æèçíè ìû íåðåäêî âñòðå÷àåìñÿ ñ êîíóñàìè. Ëàìïà ñ ìåòàëëè÷åñêèì àáàæóðîì îòáðàñûâàåò ïó÷îê ñâåòà â âèäå êîíóñà. Ïðè÷¸ì åñëè àáàæóð íå ðàñïîëîæåí ïàðàëëåëüíî ê çåìëå, òî êîíóñ íå áóäåò ÿâëÿòüñÿ êðóãîâûì. Åãî îñíîâàíèå îáðàçóåò âûòÿíóòàÿ ôèãóðà, íàçûâàåìàÿ ýëëèïñîì. Åñëè èç êðóãà âûðåçàòü ñåêòîð, à çàòåì ñêëåèòü åãî, ïîëó÷èòüñÿ êîíóñ. [6]

Îäíîé èç ñàìûõ ðàñïðîñòðàí¸ííûõ êàíöåëÿðñêèõ ïðèíàäëåæíîñòåé ÿâëÿåòñÿ ðó÷êà. Îíà èìååò êîíè÷åñêèé ýëåìåíò íà êîíöå. Ýòèì ýëåìåíòîì ÿâëÿåòñÿ çàóæåííûé êîíåö ðó÷êè.

Ïðèìåíåíèå êîíóñà â àðõèòåêòóðå

Ïðè ïîñòðîåíèè ðàçëè÷íûõ çäàíèé è ñîîðóæåíèé î÷åíü òðåáóþòñÿ ïîçíàíèÿ â îáëàñòè ãåîìåòðèè, à îñîáåííî â òàêîì å¸ ðàçäåëå, êàê ñòåðåîìåòðèÿ. À, â ñâîþ î÷åðåäü, ðàññìàòðèâàåìàÿ íàìè, ôèãóðà îòíîñèòñÿ èìåííî ê ýòîìó ðàçäåëó.

Î÷åíü ÷àñòî ìû âñòðå÷àåì êîíóñ â ýëåìåíòàõ àðõèòåêòóðû. ßðêèì ïðèìåðîì ýòîãî íàáëþäåíèÿ ÿâëÿåòñÿ êîíóñ, êîòîðûé ëåæèò â îñíîâàíèè êðûø äîìîâ. ß õîòåëà áû ïðîèëëþñòðèðîâàòü ìîè íàáëþäåíèÿ.

Íàõîæäåíèå êîíóñà â ïðèðîäå

 ïðèðîäå ìû ÷àñòî âñòðå÷àåì êîíóñ. Íàïðèìåð, â ïåñ÷àíîé ïóñòûíå Ñàõàðå, ãäå ñàìè õîëìû ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé êîíóñ.

À òàê æå â êîñìè÷åñêîì ïðîñòðàíñòâå.

Ðåçóëüòàòû ïðîäåëàííîé ðàáîòû

Ïðè ïîäãîòîâêå ê ýòîé ðàáîòå ÿ óçíàëà ìíîãî íîâîãî î ãåîìåòðè÷åñêîé ôèãóðå êîíóñ. Íàïðèìåð, ÿ ñòàëà âíèìàòåëüíåå îòíîñèòüñÿ ê ïðåäìåòàì, îêðóæàþùèì íàñ â ïîâñåäíåâíîé æèçíè. ß îáíàðóæèëà, ÷òî âîêðóã î÷åíü ìíîãî ðàçëè÷íûõ ãåîìåòðè÷åñêèõ ôèãóð, â òîì ÷èñëå è êîíóñ. Îí î÷åíü øèðîêî ïðèìåíÿåòñÿ íàìè â áûòó. Òàê æå ìû ÷àñòî ñòàëêèâàåìñÿ ñ ýòîé ãåîìåòðè÷åñêîé ôèãóðîé â ïðèðîäå. Îíà øèðîêî ïðèìåíÿåòñÿ â ïðîìûøëåííîñòè, òàê êàê áîëüøèíñòâî ¸ìêîñòåé äëÿ ðàñòâîðîâ èìååò êîíóñîâèäíóþ ôîðìó.

Åñëè ìû ïðîéä¸ìñÿ ïî óëèöå êàêîãî-ëèáî ãîðîäà, òî, íàâåðíÿêà, çàìåòèì, ÷òî ýëåìåíòû êîíóñà âñòðå÷àþòñÿ â àðõèòåêòóðå. Ïðèìåðîì ýòîãî ñëóæàò êðûøè ðàçëè÷íûõ çäàíèé è ñîîðóæåíèé, ãäå ìû ñ ë¸ãêîñòüþ ìîæåì óâèäåòü êîíóñ.

Òàê æå çíàíèÿ î êîíóñå è åãî ýëåìåíòîâ èíîãäà î÷åíü òðåáóåòñÿ â æèçíè. Íàïðèìåð, ïðè ïîäñ÷¸òå îáú¸ìà æèäêîñòè, íàõîäÿùåéñÿ â âåäðå, êîòîðîå èìååò ôîðìó ïðÿìîãî êðóãîâîãî êîíóñà èëè óñå÷¸ííîãî êîíóñà.


Ñîöèîëîãè÷åñêèé îïðîñ ñðåäè 9-õ êëàññîâ

Âîïðîñû, çàäàâàåìûå ó÷åíèêàì 9-õ êëàññîâ:

Íàðèñóéòå êîíóñ. Çàïèøèòå íàçâàíèÿ ýëåìåíòîâ êîíóñà? Êàêóþ ôèãóðó ñòîèò âðàùàòü, ÷òîáû ïîëó÷èòü êîíóñ? Ãäå â îáûäåííîé æèçíè âû âñòðå÷àåòå êîíóñ? Íàðèñóéòå óñå÷¸ííûé êîíóñ.

Ñîöèîëîãè÷åñêèé îïðîñ ñðåäè 11-õ êëàññîâ

Âîïðîñû, çàäàâàåìûå ó÷åíèêàì 11-õ êëàññîâ:

Ñîöèîëîãè÷åñêèé îïðîñ ñðåäè 11-õ êëàññîâ

Âîïðîñû, çàäàâàåìûå ó÷åíèêàì 11-õ êëàññîâ:

Êàêàÿ ãåîìåòðè÷åñêàÿ ôèãóðà ÿâëÿåòñÿ òåëîì, îãðàíè÷åííûì êîíè÷åñêîé ïîâåðõíîñòüþ è èìåþùèì â îñíîâàíèè êðóã? Êàê íàçûâàåòñÿ ïðÿìàÿ, ïðîõîäÿùàÿ ÷åðåç öåíòð êðóãà, ëåæàùåãî â îñíîâàíèè, è âåðøèíó êîíóñà? Êàêóþ ôèãóðó ñòîèò âðàùàòü, ÷òîáû ïîëó÷èòü êîíóñ? Ìîæíî ëè íàéòè îáú¸ì, çíàÿ ëèøü ïëîùàäü êîíóñà è åãî âûñîòó? Ïðèâåäèòå òðè ïðèìåðà èñïîëüçîâàíèÿ êîíóñà â áûòó? ßâëÿåòñÿ ëè óñå÷¸ííûé êîíóñ òåëîì âðàùåíèÿ? Êàêóþ ôèãóðó ñòîèò âðàùàòü, ÷òîáû ïîëó÷èòü óñå÷¸ííûé êîíóñ?

Ëèòåðàòóðà, èñïîëüçóåìàÿ íàìè ïðè ðàáîòå íàä ýòèì ðåôåðàòîì

Ëèòåðàòóðà, èñïîëüçîâàííàÿ ïðè ïîäãîòîâêå ìàòåðèàëîâ ê äàííîé ðàáîòå

[1] , , È..«Ãåîìåòðèÿ 10-11»

Ïðîñâåùåíèå 1996 ñòð. 125-131

[2] , , È.. «Ãåîìåòðèÿ 7-9» Ïðîñâåùåíèå 2001 ñòð. 3-4

[3] , «Çà ñòðàíèöàìè ó÷åáíèêà ìàòåìàòèêè» Äðîôà 2003 ñòð. 156-172

[4] , , «×òî òàêîå? Êòî òàêîé?» Äðîôà 2005 ñòð. 283-285

[5] , , «×òî òàêîå? Êòî òàêîé?» Äðîôà 2005 ñòð. 309-313

[6] «Ãåîìåòðèÿ 7-11» Ïðîñâåùåíèå 2001 ñòð. 164

Êðîññâîðä

 

Ä

 

 

Å

Ò

 

Ì

Ð

Ó

×

Ê

À

 

Î

Å

 

Ê

Ð

Ó

Ã

 

Ð

Ã

 

È

Î

Ê

À

Ñ

À

Ò

Å

Ë

Ü

Í

À

ß

Î

Î

Ü

Ó

Ñ

Å

×

Å

Í

Í

Û

É

Í

Ü

Ó

È

 

Â

Û

Ñ

Î

Ò

À

Ê

 

Á

 

Ð

 

Á

Î

Ê

Î

Â

À

ß

Þ

 

Ç

Ë

 

Ï

Ð

ß

Ì

Î

Ó

Ã

Î

Ë

Ü

Í

À

ß

 

Þ

 

Â

Ð

À

Ù

Å

Í

È

ß

 

À

 

Ï

Ð

ß

Ì

Î

É

Âîïðîñû:

Ïî ãîðèçîíòàëè:

1.  ×òî ëåæèò â îñíîâàíèè ëþáîãî êîíóñà?

2.  Êàíöåëÿðñêàÿ ïðèíàäëåæíîñòü, ó êîòîðîé îäèí èç âàæíûõ ýëåìåíòîâ èìååò êîíè÷åñêóþ ôîðìó?

3.  Êàê íàçûâàåòñÿ ïëîñêîñòü, ïðîõîäÿùàÿ ÷åðåç îáðàçóþùóþ êîíóñà è ïåðïåíäèêóëÿðíàÿ ïëîñêîñòè îñåâîãî ñå÷åíèÿ?

4.  Îñòàâøàÿñÿ ÷àñòü êîíóñà, îò êîòîðîãî ïëîñêîñòü, ïàðàëëåëüíàÿ îñíîâàíèþ êîíóñà îòñåêàåò ìåíüøèé êîíóñ?

5.  Ïåðïåíäèêóëÿð, îïóùåííûé èç âåðøèíû êîíóñà íà ïëîñêîñòü îñíîâàíèÿ?

6.  Êàêóþ òðàïåöèþ íàäî âðàùàòü, ÷òîáû ïîëó÷èòü óñå÷¸ííûé êîíóñ?

7.  Êàêèì òåëîì ìîæíî íàçâàòü êîíóñ?

8.  Êàê íàçûâàåòñÿ êîíóñ, åñëè ïðÿìàÿ, ñîåäèíÿþùàÿ âåðøèíó êîíóñà ñ öåíòðîì îñíîâàíèÿ ïîä óãëîì 90 ãðàäóñîâ?

Ïî âåðòèêàëè:

Êòî ïåðâûì íàø¸ë îáú¸ì êîíóñà? Êàêîå ïðÿìîóãîëüíîå òåëî íàäî âðàùàòü, ÷òîáû ïîëó÷èòü êîíóñ? Òåëî, îãðàíè÷åííîå êîíè÷åñêîé ïîâåðõíîñòüþ è êðóãîì â îñíîâàíèè? Ïðÿìàÿ ñîäåðæàùàÿ âûñîòó êîíóñà? Îòðåçîê, ñîåäèíÿþùèé âåðøèíó êîíóñà ñ òî÷êàìè îêðóæíîñòè îñíîâàíèÿ? Äåòñêàÿ èãðóøêà, â îñíîâàíèè êîòîðîé ëåæàò äâà êîíóñà, êîòîðûå èìåþò îáùåå îñíîâàíèå?