- •Глава 1: Проценты 6
- •Глава 2: Арифметическая и геометрическая прогрессии 13
- •Глава 3: Геометрические построения в орнаментах и мозаиках 21
- •Глава 4: Пропорции 41
- •Глава 5: Немного о математике храмов Древней Руси (XI-xiIвв.) 57
- •Глава 7: Измерение фигур 76
- •Глава 8: Метод координат 87
- •Глава 11: Непрерывность функции. Производная и кривизна 122
- •Глава 12: Интегральное исчисление 133
- •Глава 1 Проценты
- •Понятие процента
- •Глава 9: Функции и графики 103
- •Глава 10: Конические сечения (коники). Кривые 2-го порядка 111
- •Абсолютная и относительная погрешность
- •Проценты вокруг нас
- •Применение процентов в банковской практике. Начисление процентов на вклад по простой и сложной схеме
- •Использование приближенных формул и таблиц, когда n велико
- •Сравнение сложной и простой схемы
- •Глава 2 Арифметическая и геометрическая прогрессии Метод полной индукции
- •Арифметические прогрессии
- •Геометрическая прогрессия
- •Бесконечные прогрессии
- •Примеры из финансовых расчетов
- •Глава 3 Геометрические построения в орнаментах и мозаиках Основные построения с помощью циркуля и линейки
- •Деление окружности на равные части с помощью циркуля и линейки
- •Построение логарифмической спирали
- •Построение узоров в круге на основе сеток
- •Движения на плоскости – перенос, поворот на угол , симметрии
- •Симметрия в орнаментах
- •Розетки
- •Бордюры
- •Решетки
- •Симметричные мозаики (паркеты)
- •Глава 4 Пропорции Понятие пропорции
- •Преобразование подобия. Гомотетия
- •Пропорция . Нормальный полиграфический лист
- •Метод «квадрата и его диагонали» в русской архитектуре. Восьмерики
- •Средние значения двух величин
- •Золотое сечение (деление отрезка в среднем и крайнем отношении)
- •Последовательность Фибоначчи и золотое сечение
- •Спираль Дюрера и «золотые» треугольники
- •"Золотая" пропорция и правильные многоугольники
- •«Золотая» прогрессия. «Золотые» модулеры
- •Производные «золота»
- •Глава 5 Немного о математике храмов Древней Руси (XI-xiIвв.)
- •Геометрические построения, применявшиеся древними мастерами
- •Некоторые стандарты планировки интерьера храма
- •Построение “золотого” плана циркулем и линейкой
- •Двухстолпный и бесстолпный храмы
- •План четырехстолпного храма
- •Глава 6 Размерение сооружений, имеющих "золотые" пропорции Модулер Корбюзье
- •Меры древней Руси
- •Глава 7 Измерение фигур
- •Измерение температуры
- •Тригонометрические функции
- •Решение треугольников
- •Площади плоских фигур
- •Многогранники
- •Правильные многогранники
- •Правильные пирамиды
- •Египетские пирамиды
- •Объемы фигур
- •Площади боковых поверхностей
- •Глава 8 Метод координат
- •Декартовы координаты
- •Векторы на плоскости
- •Полярная система координат
- •Связь между декартовыми координатами и полярными
- •Линии и их уравнения
- •Уравнение спирали Архимеда
- •Уравнение логарифмической спирали
- •Декартова система координат в трехмерном пространстве
- •Векторы в трехмерном пространстве
- •Сферические координаты
- •Сферические координаты в географии.
- •Орнаменты на сфере. Изогнутые крыши
- •Глава 9 Функции и графики Понятие функции
- •Четные и нечетные функции.
- •Периодические функции.
- •Монотонные функции.
- •Элементарные функции
- •Операции над графиками двух функций
- •Уравнение прямой на плоскости
- •Изменение уравнения линии при изменении системы координат
- •Глава 10 Конические сечения (коники). Кривые 2-го порядка Гипербола
- •Парабола
- •Эллипс как сжатая окружность. Каноническое уравнение эллипса
- •Построение овала с помощью циркуля и линейки. Характеристический прямоугольник. Фокусы эллипса
- •Эксцентриситет эллипса и параболы
- •Конические сечения
- •Кривые второго порядка
- •Проекции и конические сечения
- •Поверхности второго порядка в пространстве
- •Шары, эллипсоиды, конусы, цилиндры, параболоиды, гиперболоиды
- •Прямолинейные образующие
- •Глава 11 Непрерывность функции. Производная и кривизна Понятие предела
- •Непрерывность функции. Точки разрыва функции
- •Производные высших порядков
- •Производная и ее геометрический смысл
- •Основные правила дифференцирования
- •Роль производных в приближенных вычислениях
- •Производная и скорость изменения функции. Скачок производной
- •Знак производной и монотонность функции. Обращение производной в ноль
- •Выпуклость и вогнутость графика функции. Точки перегиба
- •Выпуклые, вогнутые и кровли с перегибом
- •Кривизна дуги
- •Глава 12 Интегральное исчисление Неопределенный интеграл
- •Основные методы интегрирования
- •Определенный интеграл. Задача о площади
- •Вычисление определенного интеграла
- •Основные свойства определенного интеграла.
- •Вычисление длин дуг.
- •Вычисление площади и длины дуги в полярных координатах
- •Вычисление длины окружности и площади круга и эллипса
- •Объем тела вращения
- •Площадь поверхности вращения
- •Ответы к задачам
- •Глава 1
- •Глава 2
- •Приложение
- •Изображение окружности и шара
- •Гирлянды (парабола)
- •Формулы
Построение “золотого” плана циркулем и линейкой
Мы дали два построения, которые можно осуществить просто на клетчатой бумаге. Эти схемы лежат в основе планов нескольких храмов.
Построим
схему плана, содержащую иррациональные
соотношения, с помощью циркуля и линейки
- в интерьере отношение полной длины
храма (с апсидами) к ширине не близкое
к "золотому", а в точности “золотое”
(Ф:1=1:1,618:11:0,618),
а его подкупольный квадрат вытянут в
продольном направлении и имеет отношение
сторон, равное
(функция золотого сечения - пропорция,
хорошо известная древним мастерам).
Строим
на клетчатой бумаге квадрат. Далее
вытягиваем его так, чтобы продольный
размер "квадрата" стал в
больше поперечного размера. Это построение
можно выполнить с помощью диагонали
полуквадрата или с помощью циркуля,
раствор которого в 1,5 раза больше стороны
квадрата (рис. 11б). Построение можно
начинать от нижней стороны вверх (рис
11а) или от центра (рис. 11в).
Построение циркулем от центра позволит одновременно с растяжением в продольном направлении в раз получить на поперечной оси храма наружные границы "ядра", в которое вписан подкупольный прямоугольник и столбы. Пропорциональные соотношения “ядра” определяются из построения "золотого" прямоугольника с помощью диагонали полуквадрата (рис. 11в).
В формулах на плане малая сторона подкупольного квадрата принята за единицу, все остальные размеры выражаются в долях этой величины, так что она выполняет роль модуля, стоящего в начале цепочки построения и играющего роль единицы в пропорциональных соотношениях. Если мы примем, что толщина столба равна четверти стороны подкупольного квадрата, ширина лопатки равна примерно четверти толщины столба, то толщина столба в сумме с лопаткой равна примерно 1/4+1/41/4=0,25+0,0625=0,3125. А при построении с помощью циркуля /20,309. Следовательно, малая сторона+2(столб+лопатка)1+, что мы и изобразили на чертеже. Если расстояние от границ ядра до боковых стен храма равно 0,5, то ширина храма в интерьере равна 2+. Продольные размеры храма в интерьере определим следующим образом: расстояние от восточной границы подкупольного квадрата до восточной границы интерьера храма равно диагонали подкупольного "квадрата", то есть 1,5, а расстояние от западной границы подкупольного "квадрата" до западной стены храма равно ширине ядра, то есть 1+. Эти построения легко выполняются с помощью циркуля и план приобретает классические "золотые" пропорции - он состоит из квадрата со сторонами 2+ и прямоугольника со сторонами 2+ и 1+, отношение сторон прямоугольника плана, таким образом, равно (3+2):(2+)=1:=Ф:1.
Наше построение дает поперечное членение интерьера в соответствии с пропорцией 0,5:/2:1:/2:0,5=1::2::1 (ширина бокового нефа равна половине, толщина зоны столба /2-ая часть стороны подкупольного квадрата). Сторона подкупольного квадрата в этом случае делит поперечную ось в отношении: (1+):2:(1+) = Ф:2:Ф = Ф/2:1:Ф/2 = 1:2:1, что можно выразить в числовой форме: 0,809:1:0,809 1:1,236:1.
Рациональным приближением для этого плана будет такой план: подкупольный "квадрат" 44,5; толщина столба 1, ширина лопатки 1/4, т. е. ширина “ядра” 6,5; ширина интерьера 10,5; расстояние от западной стороны подкупольного квадрата до западной стены равно ширине “ядра”, т.е. 6,5; расстояние от восточной стороны подкупольного "квадрата" до восточной границы интерьера храма, включая апсиды, равно диагонали подкупольного"квадрата", т.е. 6; полная длина интерьера храма, включая апсиды, 6,5+4,5+6=17; западная сторона подкупольного квадрата лежит на западной стороне квадрата 10,510,5. Если все эти числа умножить на 2, то получим числа 8, 13, 21, 34 из последовательности Фибоначчи, что обеспечивает "золотые" пропорции.
В рассмотренных нами ранее рациональных схемах центр подкупольного квадрата находился в центре продольной оси. В этой схеме, соответствующей построению с помощью циркуля, это уже не так - расстояние от центра подкупольного "квадрата" до восточной стены (стена апсиды) равно 6+2,25=8,25, а до западной стены 6,5+2,25=8,75, т.е. на 0,5 (на ½ толщины столба) меньше, чем до западной стены.
Эта схема примерно соответствует схеме плана Успенского собора Елецкого монастыря в Чернигове, содержащейся в книге Шевелева Формообразование», и по описанию схемы плана в масштабе 1:50, приведенному в монографии Афанасьева. Для этого храма величина малой стороны подкупольного "квадрата" равна 622см (у Шевелева 622см, у Афанасьева 616-618см), толщина столба равна примерно 1/4 этого значения, ширина лопатки равна примерно 1/4 толщины столба (в сумме 192см), ширина храма в интерьере равна 1624см, длина храма в интерьере равна 2655см. Тем самым:
Если принять за единицу толщину столба (примерно 155см), то малая сторона подкупольного квадрата равна 4, ширина ядра равна 1006:1556,5, ширина интерьера равна 1624:15510,5, длина интерьера 2655:15517.
Величина, через которую легко выражаются размеры разных частей сооружения, называется модулем. В наших описаниях схем роль модуля играли величина подкупольного квадрата или толщина столба.
Пропорции плана, полученные при измерении по наружным стенам, из-за стен храма отличаются от внутренних, и здесь просматриваются некоторые простые пропорциональные отношения, которые можно описать с помощью целочисленных отношений: 5:4, 3:2, 6:5.
Мы не касались и практически не будем касаться вопросов, связанных с вертикальными размерами и пропорциями храмов. Отметим только, что существовало правило, согласно которому вертикальные размеры сооружения или прямо берутся из его плана или связываются с горизонтальными размерами простыми пропорциональными соотношениями - прием, очень удобный с точки зрения технологии. Пропорциональные соотношения, между вертикальными и горизонтальными размерами и между вертикальными членениями - это опять самые простые рациональные отношения и пропорции, порождаемые отношениями диагонали квадрата и полуквадрата и их производных.
