Ahmes matematiska papyrus (även känd som Rinda Papyrus eller Rhind Papyrus ) är en forntida egyptisk lärobok i aritmetik och geometri från den tolfte dynastin i Mellanriket (1985-1795 f.Kr.), transkriberad under det 33:e året av regeringstiden Kung Apopi (c. 1550). f.Kr.) av en skriftlärare vid namn Ahmes på en papyrusrulle [ 1] . Enskilda forskare[ vem? ] föreslår att papyrusen från XII dynastin skulle kunna sammanställas på grundval av en ännu äldre text från III årtusendet f.Kr. e. Språk: Mellanegyptiska , manus: hieratiskt .
Ahmes papyrus upptäcktes 1858 i Thebe och kallas ofta Rhind (Rhind) papyrus efter dess första ägare. År 1887 dechiffrerades papyrusen, översattes och publicerades av G. Robinson och K. Schute [2] . Det mesta av manuskriptet finns nu på British Museum . Den består av två delar: BM 10057 (32 cm × 295,5 cm) och BM 10058 (32 cm × 199,5 cm). Mellan dem ska det finnas en bit ca 18 cm lång, som gick förlorad. Några fragment som delvis fyller denna lucka upptäcktes 1922 i New York Historical Societys museum [3] .
Ahmes papyrus innehåller villkor och lösningar för 84 problem och är den mest kompletta egyptiska problemboken som har överlevt till denna dag. Moscow Mathematical Papyrus , som ligger i Pushkin State Museum of Fine Arts, är underlägsen Ahmes-papyrusen i sin fullständighet (den består av 25 uppgifter), men överträffar den i ålder.
I den inledande delen av Ahmes papyrus förklaras att den är tillägnad "det perfekta och grundliga studium av alla ting, förståelse av deras väsen, kunskap om deras hemligheter." Alla uppgifter som ges i texten är i en eller annan grad praktiska till sin natur och skulle kunna tillämpas vid konstruktion, avgränsning av tomtmark och andra områden av liv och produktion. För det mesta är dessa uppgifter för att hitta arean av en triangel, fyrhörningar och en cirkel, olika åtgärder med heltal och alikvotbråk , proportionell division, hitta förhållanden. För att lösa många av dem utvecklades allmänna regler.
Samtidigt finns det ett antal bevis i papyrusen för att matematiken i det antika Egypten växte ur ett uteslutande praktiskt stadium och fick en teoretisk karaktär. Så egyptiska matematiker kunde slå rot och höja sig till en makt var bekanta med aritmetisk och geometrisk progression (en av Ahmes-papyrusens uppgifter är att hitta summan av termerna för en geometrisk progression). Många problem som handlar om att lösa ekvationer (inklusive kvadratiska) med en okänd är förknippade med användningen av en speciell hieroglyf "uppsättning" (analog av latin , traditionellt använt i modern algebra) för att beteckna det okända, vilket indikerar designen av algebras rudiment .
Ahmes-papyrusen, liksom Moskvas matematiska papyrus, visar att de forntida egyptierna lätt klarade av att mäta arean av en triangel och bestämde approximationen av numret , relativt exakt , medan det i hela den antika Mellanöstern ansågs vara lika med tre . Men papyrusen vittnar också om bristerna i egyptisk matematik. Till exempel beräknas arean av en godtycklig fyrhörning i dem genom att multiplicera halvsummorna av längderna av två par motsatta sidor , vilket endast är sant i speciella fall (till exempel i en rektangel). För en trapets är denna formel felaktig, men egyptierna visste och använde den korrekta formeln. Dessutom uppmärksammas också det faktum att den egyptiske matematikern endast använder alikvotbråk (av formen , där är ett naturligt tal). I andra fall ersattes artfraktionen med produkten av ett antal och en alikvotfraktion , vilket ofta komplicerade beräkningar, även om det i vissa fall kunde underlätta dem.
Egyptierna utförde multiplikation och division genom summa, dubblering och bisektion . Subtraktion utfördes genom att lägga till subtrahend till minuend. [4] För att beteckna alla dessa handlingar på det egyptiska språket användes ett verb wAH
|
(läs villkorligt "wah" eller "wah" och betyder "sätta"; "fortsätt", etc.). Verbet xpr användes för att indikera resultatet av operationer med siffror.
|
(villkorligt läs "heper", betyder "att synas") eller substantivet dmD
|
(villkorligt läs "demage", betyder "totalt"). Det önskade talet betecknades med substantivet aHa
|
(villkorligt läs "aha", betyder "nummer", "uppsättning").
Innan man utvärderar egyptiernas matematiska metoder är det nödvändigt att prata om funktionerna i deras tänkande. De uttrycks väl i följande uttalande: "Trots att grekerna tillskrev egyptierna filosofernas visdom, hade inget folk en sådan motvilja mot abstrakta reflektioner och var inte så uppriktigt hängivna materiella intressen som egyptierna." Av alla vetenskaper är detta uttalande mest lämpligt för egyptiernas matematik. Egyptiern talar eller tänker inte på siffran "åtta" som ett abstrakt tal, han tänker på åtta bröd eller åtta får. Han beräknar lutningen på pyramidens sida, inte alls för att det är intressant, utan för att han behöver förklara för muraren hur stenen måste huggas (den så kallade "heliga vinkeln" på 52 grader är gränsvärde vid vilket kalkstensbeklädnaden inte faller av pyramidens trappsteg under sin egen vikt). Om han sönderfaller till , är det inte alls för att han gillar det, utan helt enkelt för att han förr eller senare kommer att stöta på ett bråk när han adderar, och eftersom han inte vet hur man lägger till bråk vars täljare är större än ett, kommer han att behöva sönderdelning som ges ovan. [5]
Eftersom de gamla egyptierna ännu inte kände till multiplikationstabellen var alla beräkningar extremt besvärliga och utfördes i flera steg. För att utföra operationer som multiplikation eller division användes följande metod [4] :
Multiplikation
Divisionen var inte alltid associerad med sökningen efter bråktal, i det här fallet valdes det minsta antalet nummer från den andra raden, vilket totalt skulle ge det största antalet som ges av villkoren för problemet och lösningen av problemet i detta fall skulle vara summan av motsvarande tal från den första raden.
Ytterligare åtgärderEgyptiska bråk förmedlades av prepositionen r , som uttrycker ett förhållande. Hieroglyfiskt förmedlades denna preposition av tecknet
|
Till exempel skrevs det så här:
|
Egyptiska fraktioner alikvoterades . Som ett undantag hade de forntida egyptierna två symboler för bråk och :
|
och
|
respektive.
2/3 = 1/2 + 1/6 | 2/5 = 1/3 + 1/15 | 2/7 = 1/4 + 1/28 |
2/9 = 1/6 + 1/18 | 2/11 = 1/6 + 1/66 | 2/13 = 1/8 + 1/52 + 1/104 |
2/15 = 1/10 + 1/30 | 2/17 = 1/12 + 1/51 + 1/68 | 2/19 = 1/12 + 1/76 + 1/114 |
2/21= 1/14 + 1/42 | 2/23 = 1/12 + 1/276 | 2/25 = 1/15 + 1/75 |
2/27 = 1/18 + 1/54 | 2/29 = 1/24 + 1/58 + 1/174 + 1/232 | 2/31 = 1/20 + 1/124 + 1/155 |
2/33 = 1/22 + 1/66 | 2/35 = 1/30 + 1/42 | 2/37 = 1/24 + 1/111 + 1/296 |
2/39 = 1/26 + 1/78 | 2/41 = 1/24 + 1/246 + 1/328 | 2/43 = 1/42 + 1/86 + 1/129 + 1/301 |
2/45 = 1/30 + 1/90 | 2/47 = 1/30 + 1/141 + 1/470 | 2/49 = 1/28 + 1/196 |
2/51 = 1/34 + 1/102 | 2/53 = 1/30 + 1/318 + 1/795 | 2/55 = 1/30 + 1/330 |
2/57 = 1/38 + 1/114 | 2/59 = 1/36 + 1/236 + 1/531 | 2/61 = 1/40 + 1/244 + 1/488 + 1/610 |
2/63 = 1/42 + 1/126 | 2/65 = 1/39 + 1/195 | 2/67 = 1/40 + 1/335 + 1/536 |
2/69 = 1/46 + 1/138 | 2/71 = 1/40 + 1/568 + 1/710 | 2/73 = 1/60 + 1/219 + 1/292 + 1/365 |
2/75 = 1/50 + 1/150 | 2/77 = 1/44 + 1/308 | 2/79 = 1/60 + 1/237 + 1/316 + 1/790 |
2/81 = 1/54 + 1/162 | 2/83 = 1/60 + 1/332 + 1/415 + 1/498 | 2/85 = 1/51 + 1/255 |
2/87 = 1/58 + 1/174 | 2/89 = 1/60 + 1/356 + 1/534 + 1/890 | 2/91 = 1/70 + 1/130 |
2/93 = 1/62 + 1/186 | 2/95 = 1/60 + 1/380 + 1/570 | 2/97 = 1/56 + 1/679 + 1/776 |
2/99 = 1/66 + 1/198 | 2/101 = 1/101 + 1/202 + 1/303 + 1/606 |
Processen att lägga till bråk skilde sig inte från det moderna sättet att föra dem till en gemensam nämnare. Resultatet av multiplikationen med den största av de tillgängliga nämnarna skrevs under bråket med rött bläck, och det var inte nödvändigt att få heltal. Sedan adderade resultatet.
Det är nödvändigt att dela mellan 10 personer 1, 2, 6, 7, 8, 9 bröd. Eftersom forntida egyptiska bråk var alikvoter, uttrycktes alla bråk med en täljare större än 1 (förutom undantag) som summan av bråk med 1 i täljaren. Med hjälp av resonemanget i papyrusen får vi följande lösningar:
Det okända talet ( aHa ) läggs till 1/4, som också innehåller aHa, och resultatet blir 15, d.v.s.
Första steget: den forntida matematikern ersätter "x" med 4. Uppenbarligen är detta nummer inte lämpligt för lösningen, :
✔ | ett | fyra |
✔ | 1/4 | ett |
1+1/4 | 5 |
Resultat: 5.
Andra steget: I det första steget fick vi bara 5 istället för 15. Vad är sambandet mellan dessa två siffror?
✔ | ett | 5 |
✔ | 2 | tio |
3 | femton |
Om vi multiplicerar 5 med 3 får vi 15. Vi multiplicerar talet "4" godtyckligt och talet "3" vi fick, så vi får önskat aHa , det vill säga 4 x 3 = aHa .
Tredje steget: beräkna 4 x 3:
ett | 3 | |
2 | 6 | |
✔ | fyra | 12 |
fyra | 12 |
Svar: 12.
Fjärde steget: Kontrollera resultaten av våra beräkningar, d.v.s.
✔ | ett | 12 |
✔ | 1/4 | 3 |
1+1/4 | femton |
Det önskade talet aHa är 12.
Uppgift nr R44 indikerar att egyptierna kände till formeln för att hitta volymen av en rektangulär parallellepiped : där L , S respektive H är längden, bredden och höjden.
”Ett exempel på att beräkna volymen av en fyrkantig spannmålsladugård. Dess längd är 10, bredd 10 och höjd 10. Hur många korn får plats? Multiplicera 10 med 10. Det är 100. Multiplicera 100 med 10. Det är 1 000. Ta hälften av 1 000, det är 500. Det är 1 500. Du har mängden i påsar. Multiplicera 1/20 med 1500. Du får 75. Omvandla denna mängd korn till heqats (det vill säga multiplicera med 100) och du kommer att få svaret - 7500 heqats korn."
En påse eller "har" var lika med 75,56 liter och bestod av 10 heqats.
ett | Kapitel 8 | |
2 | Kapitel 16 | |
fyra | 32 sessioner | |
✔ | åtta | 64 sessioner |
och
✔ | ett | Kapitel 9 |
2 | Kapitel 18 | |
fyra | Kapitel 36 | |
✔ | åtta | 72 sessioner |
81 |
En sechat eller arura (grekiskt namn) är lika med 100 kvadratmeter. armbågar, det vill säga det är 0,28 ha. I verkligheten var detta ett stycke mark inte 10 x 10 alnar, utan 1 x 100 alnar. En aln var lika med 52,5 cm och bestod i sin tur av 7 handflator, och varje handflata bestod av fyra fingrar.
Komplexiteten i denna uppgift ligger i det faktum att inga förklarande texter ges för den i papyrusen. Före oss är bara två tabeller med tal och en figur. Figuren visar en figur som liknar en oktagon eller en cirkel inskriven i en kvadrat.
Enligt en teori visar figuren en kvadrat, vars sidor är lika med längden på diametern på den inskrivna cirkeln. Arean av oktagonen beräknas med formeln: , i detta fall ska cirkelns yta vara 64 [7] .
Den andra teorin, föreslagen av Michel Guillemot, förklarar ritningen mer exakt. Teorin säger att figuren visar en oregelbunden oktagon, vars area bör vara lika med en cirkel inskriven i en kvadrat. Arean av en sådan oktagon hittas av formeln: . Men Michel Guillemot gick längre och föreslog att de gamla egyptierna hade en idé om kvadraten av en cirkel och kunde bygga en lika stor kvadrat baserat på arean av en given cirkel.
Ludwig Borchardt hittade en mycket liknande teckning på väggarna i templet i Luxor.
"Det finns cirklar med 9 hattar. Vilken yta har cirkeln? Du måste subtrahera en från 9. Den återstår 8. Multiplicera 8 med 8. Detta blir lika med 64. Här är svaret för dig - cirkelns yta är 64 sektioner. En detaljerad beräkningsprocess:"
1 x 9 | = 9 | |
✔ | 1/9 x 9 | = 1 |
"Efter att ha subtraherat är det 8."
1 x 8 | = 8 | |
2 x 8 | = 16 | |
4 x 8 | = 32 | |
✔ | 8 x 8 | = 64 |
"Arean av en cirkel är 64".
1 hatt bestod av 100 alnar och var lika med 52,5 m. En sechat var lika med 0,28 hektar.
Uppenbarligen användes i det här fallet följande formel: . Här framgår att diametern är 9 mössor. Detsamma kan dock skrivas på annat sätt: . Den moderna formeln för att beräkna arean av en cirkel är: eller . Forskare tror att egyptierna för sin tid uppnådde stor framgång i matematik - de bestämde förhållandet mellan en cirkels omkrets och längden på dess diameter (eller ) lika med , det vill säga 3,1605. Detta är mycket nära sanningen (nummer ). Men "Problem R50" indikerar att egyptierna inte visste om förekomsten av konstanten .
Ett exempel på att beräkna arean av en triangel . Om någon säger till dig: "Triangeln har en 'mryt' på 10 hattar och dess bas är 4 hattar. Vad är dess yta?" Du måste räkna ut hälften av 4. Multiplicera sedan 10 med 2. Här är svaret.
Ordet "mryt" betyder förmodligen höjd.
Egypternas formel är identisk med den moderna:
Uppgift R52 handlar om att beräkna arean av en trapets .
"Vad är arean för en stympad triangel om dess höjd är 20 hattar, dess bas är 6 hattar och dess övre bas är 4 hattar? Vik den nedre basen av trapetsen med toppen. Få 10. Dela 10 på mitten. Och multiplicera sedan 5 med 20. Kom ihåg att 1 hatt = 100 alnar. Beräkna ditt svar."
1 x 1000 | = 1000 | |
1/2 x 1000 | = 500 | |
✔ | 1 x 1000 | = 2000 |
2 x 1000 | = 4000 | |
✔ | 4 x 1000 | = 8000 |
10 000 (dvs. 100 sechat ) |
Denna lösning kan skrivas i följande formel: .
Uppgifterna R56, R57, R58 och R59 diskuterar i detalj hur man beräknar lutningen på en pyramid.
Den forntida egyptiska termen " seked " betydde, från en modern synvinkel, kotangensen av en vinkel ( ctg α ). I gamla tider mättes det som längden på ett segment längs goniometerns mätlinjal, som också kallades "seked". Längden mättes i handflator och fingrar (1 handflata = 4 fingrar). Matematiskt hittades det genom förhållandet mellan halva basen och höjden.
"Metod för att beräkna en pyramid vars bas är 360 alnar och vars höjd är 250 alnar. För att få reda på hennes sekade måste du ta hälften av 360, vilket är 180. Sedan måste du dividera 180 med 250, vi får: 1/2, 1/5, 1/50 alnar (det vill säga 0,72 alnar). Eftersom en aln är 7 palmer måste du multiplicera resultatet med 7 (=5,04 palmer)."
1/2 × 7 ; | 7/2 = 3 1/2 _ _ _ | |
1/5 × 7 ; | 7/5 = 1 1/4 och 1 1/5 _ _ _ _ | |
1/50 × 7 ; | 7/50 = 1/10 och 1/25 _ _ _ _ _ _ |
I dag, när vi löser detta problem, skulle vi leta efter vinkelns kotangens, och känna till halvan av basen och apotem [8] . I allmänhet ser den egyptiska formeln för beräkning av seked av en pyramid ut så här: där b är 1/2 av pyramidens bas och h är dess höjd. Själva vinkeln i grader kan beräknas med hjälp av den inversa trigonometriska funktionen av bågtangensen eller - enligt Bradis- tabellen .
Förhållandet mellan seked och lutningsvinklar:
Seked, fingrar | Seked, palmer | Vinkel, grader | Steg i grader per finger |
---|---|---|---|
femton | 3,75 | 61,82° | |
16 | fyra | 60,26° | 1,56° |
17 | 4,25 | 58,74° | 1,52° |
arton | 4.5 | 57,26° | 1,47° |
19 | 4,75 | 55,84° | 1,42° |
tjugo | 5 | 54,46° | 1,38° |
21 | 5,25 | 53,13° | 1,33° |
22 | 5.5 | 51,84° | 1,29° |
23 | 5,75 | 50,60° | 1,24° |
24 | 6 | 49,40° | 1,20° |
25 | 6,25 | 48,24° | 1,16° |
26 | 6.5 | 47,12° | 1,12° |
27 | 6,75 | 46,04° | 1,08° |
28 | 7 (=1 aln) | 45,00° | 1,04° |
29 | 7,25 | 43,99° | 1,01° |
trettio | 7.5 | 43,03° | 0,97° |
31 | 7,75 | 42,09° | 0,94° |
32 | åtta | 41,19° | 0,90° |
33 | 8.25 | 40,31° | 0,87° |
34 | 8.5 | 39,47° | 0,84° |
35 | 8,75 | 38,66° | 0,81° |
Problemnummer R64 berättar att i det gamla Egypten användes aritmetisk progression i beräkningar .
"Ett exempel på uppdelning i delar. Om någon säger till dig: vi har 10 heqat vete för 10 personer, men det är skillnad mellan dem i 1/8 heqat vete. I genomsnitt är detta 1 heqat. Subtrahera 1 från 10 , får vi 9. Ta hälften av skillnaden, d.v.s. 1/16. Multiplicera med 9. Lägg sedan till 1/2 och 1/16 heqat till medelvärdet och subtrahera 1/8 heqat från varje efterföljande person. Här är beräkningarna av vad vi pratar om: ".
1 1/2 1/16 | ||
1 1/4 1/8 1/16 | ||
1 1/4 1/16 | ||
1 1/8 1/16 | ||
1 1/16 | ||
1/2 1/4 1/8 1/16 | ||
1/2 1/4 1/16 | ||
1/2 1/8 1/16 | ||
1/2 1/16 | ||
1/4 1/8 1/16 | ||
tio |
Förklaring : Uppgiften är att dela upp 10 heqat vete mellan 10 personer. Låt oss utse personer: H1, H2, H3, H4, H5, H6, H7, H8, H9 och H10. S är den totala mängden, dvs 10 hekats vete. N är antalet delar. Alla har olika antal hekats. Samtidigt har var och en 1/8 mer heqat än den föregående. Låt H2 = H1 + 1/8, H3 = H2 + 1/8, etc., den senare har mest vete. Progressionssteget är R = 1/8.
Vi hittar det genomsnittliga antalet hekat som distribueras till alla, det vill säga S/N = 10/10 = 1.
Sedan beräknar vi skillnaden som blir resultatet av den efterföljande divisionen. Det vill säga, N-1 = 10-1, är lika med 9. Så R/2 = 1/16 och R/2 * (N-1) = 1/16 * 9 = 1/2 + 1/16. Det största antalet beräknas med formeln: R/2 * (N-1) + S/N = 1/2 + 1/16 + 1.
Fördelning i 10 delar:
H10 = 1 + 1/2 + 1/16. | ||
H9 = H10 - 1/8 = 1 + 1/4 + 1/8 + 1/16 | ||
H8 = H9 - 1/8 = 1 + 1/4 + 1/16 | ||
H7 = H8 - 1/8 = 1 + 1/8 + 1/16 | ||
H6 = H7 - 1/8 = 1 + 1/16 | ||
H5 = H6 - 1/8 = 1/2 + 1/4 + 1/8 + 1/16 | ||
H4 = H5 - 1/8 = 1/2 + 1/4 + 1/16 | ||
H3 = H4 - 1/8 = 1/2 + 1/8 + 1/16 | ||
H2 = H3 - 1/8 = 1/2 + 1/16 | ||
Hl = H2 - 1/8 = 1/4 + 1/8 + 1/16 | ||
Totalt = 10 |
Det är mycket möjligt att lösningen av detta problem hade en praktisk tillämpning.
Du kan skriva lösningen i form av formler:
Problemnummer R79 berättar att i det gamla Egypten användes geometrisk progression i beräkningar . Men vi vet bara att egyptierna använde siffrorna "2" och "1/2" för progressionen, det vill säga de kunde få sådana värden som: 1/2, 1/4, 1/8 ... och 2, 4, 8, 16 … Frågan om den praktiska användningen av geometrisk progression i det gamla Egypten förblir också öppen.
✔ | ett | 2801 |
✔ | 2 | 5602 |
✔ | fyra | 11204 |
7 | 19607 |
hus | 7 | |
katter | 49 | |
Möss | 343 | |
Malt | 2401 (skrivaren skrev av misstag 2301) | |
Hekat | 16807 | |
19607 |
Ordböcker och uppslagsverk | |
---|---|
I bibliografiska kataloger |
Språk och skrift i det antika Egypten | |||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
|