Interested Article - Квадрат

Квадра́т (от лат. quadratus , четырёхугольный ) — правильный четырёхугольник , то есть плоский четырёхугольник, у которого все углы и все стороны равны. Каждый угол квадрата — прямой .

Варианты определения

Квадрат может быть однозначно охарактеризован разными способами .

Свойства

Далее в этом разделе обозначает длину стороны квадрата, — длину диагонали , — радиус описанной окружности , — радиус вписанной окружности .

Стороны и диагонали

Диагонали квадрата равны, взаимно перпендикулярны , делятся точкой пересечения пополам и сами делят углы квадрата пополам (другими словами, являются биссектрисами внутренних углов квадрата). Длина каждой диагонали

Периметр квадрата равен:

.

Вписанная и описанная окружности

Вписанная и описанная окружности для квадрата

Центр описанной и вписанной окружностей квадрата совпадает с точкой пересечения его диагоналей.

Радиус вписанной окружности квадрата равен половине стороны квадрата:

Радиус описанной окружности квадрата равен половине диагонали квадрата:

Из этих формул следует, что площадь описанной окружности вдвое больше площади вписанной.

Площадь

Площадь квадрата равна

.

Из формулы связывающей сторону квадрата с его площадью, видно, почему возведение числа во вторую степень традиционно называется « возведением в квадрат », а результаты такого возведения называются « квадратными числами » или просто квадратами . Аналогично корень 2-й степени называется квадратным корнем .

Квадрат имеет два замечательных свойства .

  1. Из всех четырёхугольников с заданным периметром квадрат имеет наибольшую площадь.
  2. Из всех четырёхугольников с заданной площадью квадрат имеет наименьший периметр.
К уравнению квадрата; здесь

Уравнение квадрата

В прямоугольной системе координат уравнение квадрата с центром в точке и диагоналями, параллельными осям координат (см. рисунок), может быть записано в виде :

где — радиус описанной окружности , равный половине длины диагонали квадрата. Сторона квадрата тогда равна его диагональ равна а площадь квадрата равна

К уравнению квадрата

Уравнение квадрата с центром в начале координат и сторонами, параллельными осям координат (см. рисунок), может быть представлено в одной из следующих форм:

  1. (легко получается применением поворота на 45° к предыдущему уравнению)
  2. полярных координатах )

Математические проблемы

С квадратами связаны ряд проблем, часть из которых до сих пор не имеет решения.

Пример квадрирования квадрата

Симметрия

Линии симметрии

Квадрат обладает наибольшей осевой симметрией среди всех четырёхугольников. Он имеет:

  • одну ось симметрии четвёртого порядка — ось, перпендикулярную плоскости квадрата и проходящую через его центр;
  • четыре оси симметрии второго порядка (то есть относительно них квадрат отражается сам в себя), из которых две проходят вдоль диагоналей квадрата, а другие две — параллельно сторонам.

Применение

В математике

Единичный квадрат используется как эталон единицы измерения площади , а также в определении площади произвольных плоских фигур . Фигуры, у которых можно определить площадь, называются квадрируемыми .

Теорема Пифагора первоначально формулировалась геометрически: площадь квадрата, построенного на гипотенузе , равна сумме площадей квадратов, построенных на катетах .

Квадратами являются грани куба — одного из пяти правильных многогранников .

В математической физике символ квадрата может означать « оператор Д’Аламбера » (даламбериан) — дифференциальный оператор второго порядка:

Из теоремы Бойяи — Гервина следует, что любой многоугольник равносоставлен квадрату, то есть его можно разрезать на конечное число частей, из которых составляется квадрат (и обратно) .

Графы: K 4 полный граф часто изображается как квадрат с шестью рёбрами.


3- симплекс (3D)

Орнаменты и паркеты

Мозаики, орнаменты и паркеты , содержащие квадраты, широко распространены.

Другие применения

Шахматная доска имеет форму квадрата и поделена на 64 квадрата двух цветов. Квадратная доска для международных шашек поделена на 100 квадратов двух цветов. Квадратную форму имеет боксёрский ринг, площадка для игры в квадрат .

Квадратный флаг Лима поделён на два чёрных и два жёлтых квадрата, будучи поднятым на корабле в гавани , означает, что корабль находится на карантине .

Графика

Ряд символов имеют форму квадрата.

В Latex для вставки символа квадрата служат конструкции \Box или \square .

В HTML , чтобы заключить произвольный текст в квадрат или прямоугольник, можно использовать конструкцию:

  • <span style="border-style: solid; border-width: 1.5px 1.5px 1.5px 1.5px; padding-left: 4px; padding-right: 4px;">text</span>; результат: text .

Вариации и обобщения

Многомерное пространство

Квадрат можно рассматривать как двумерный гиперкуб .

Неевклидова геометрия

В неевклидовой геометрии квадрат (в более широком смысле) — многоугольник с четырьмя равными сторонами и равными углами. По величине этих углов можно судить о кривизне плоскости — в евклидовой геометрии и только в ней углы прямые, в сферической геометрии углы сферического квадрата больше прямого, в геометрии Лобачевского — меньше.

Построение квадрата с использованием циркуля и линейки
Складывание квадрата из произвольного куска бумаги

См. также

Примечания

  1. Квадрат // Советский энциклопедический словарь. — 2-е изд.. — М. : Советская энциклопедия, 1982. — С. 561. — 1600 с.
  2. Квадрат // Математическая энциклопедия (в 5 томах). — М. : Советская Энциклопедия , 1982. — Т. 3. — С. 776. — 1184 с.
  3. Выгодский М. Я. Справочник по элементарной математике. — М. : АСТ, 2006. — 509 с. — ISBN 5-17-009554-6 .
  4. , с. 171—173.
  5. Понарин Я. П. Элементарная геометрия: В 2 т. — Т. 1: Планиметрия, преобразования плоскости. — М. : МЦНМО, 2004. — С. 117, 119. — 312 с. — ISBN 5-94057-171-9 .
  6. . Дата обращения: 9 ноября 2021. 9 ноября 2021 года.
  7. Болтянский В. Г. . — М. : Наука, 1977. — 208 с. 28 июня 2021 года.

Литература

  • Каплун А. И. Математика, Учебно-практический справочник. — Ростов н/Д. : ООО "Феникс", 2014. — 240 с. — ISBN 978-5-222-20926-3 .

Ссылки

Источник —

Same as Квадрат