Геометрическая прогрессия: от древности до наших дней 

     Первые представления о геометрической прогрессии были еще у древних народов. В вавилонских клинописных текстах эпохи Хаммурапи ( XVIII век до н.э.) найдена глиняная дощечка с клинописным текстом, который рассказывает о том, что увеличение освещенной части диска в течение первых пяти дней подчиняется закону геометрической прогрессии с знаменателем 2, а в последующие 10 дней - закону арифметической прогрессии с разностью 16. В клинописных табличках вавилонян, как и в египетских папирусах, относящихся ко 2000 до нашей эры, встречаются примеры арифметических и геометрических прогрессий. Некоторые формулы, относящиеся к прогрессиям, были известны китайским и индийским учёным. Сейчас трудно сказать, кто был первым в открытии геометрической прогрессии. Многие учёные одни и те же законы открыли одновременно. Иногда учёные делали открытия, не зная о том, что другие уже сделали годы назад.

 

  Учёные-математики

 

Вклад  в изучение геометрической прогрессии и её применение для решения других задач 

Вавилон

Вавилонская 

клинописные тексты

XVIII век до н.э

    В вавилонских клинописных текстах эпохи Хаммурапи (XVIII век до н.э.) найдена глиняная дощечка с клинописным текстом. Это был древний учебник. Уже тогда знали прогрессии, проценты, среднее арифметическое, квадратные уравнения, кубические уравнения, системы линейных уравнений, степени, двоичные логарифмы… И всё это имело свой практический смысл.

Учёные-математики Греции

Пифагор

Греция

 570 г. до н.э.- 495 г. до н.э. 

   Пифагор занимался прогрессиями, как геометрическими, так и арифметическими. Ему принадлежит идея пифагорейского круга: если вдоль окружности написать ряд натуральных чисел, т.е. 1, 2,3,..., n , а затем в обратную сторону от n до 1, то сумма всех этих чисел будет равна n2.

Евдокс

Греция

 408-355 до н. э.

  Евдокс открыл метод вычисление площадей криволинейных фигур. Метод заключался в следующем: для нахождения площади или объёма некоторой фигуры в эту фигуру вписывалась монотонная последовательность других фигур, и доказывалось, что их площади  или объёмы неограниченно приближаются к площади или объёму искомой фигуры. 

Архимед

Греция

 287 г. до н.э. - 212 г. до н.э.

 

   В ходе своих исследований Архимед нашёл сумму бесконечной геометрической прогрессии со знаменателем 1/4, что явилось первым примером появления в математике бесконечного ряда.





Одно из доказательств Архимеда, изложенное в его книге “Квадратура параболы”, сводится к суммированию бесконечно убывающей геометрической прогрессии: «Если некоторые величины соотносятся друг с другом как один к четырём, то сумма всех величин и ещё одна треть самой маленькой величины составит четыре трети самой большой».


 В наше время такая последовательность называется бесконечно убывающей геометрической прогрессией.



 


Эллинистический Египет 

Евклид

Эллинистический Египет

325 г. до н.э.-270 г. до н. э.


   «Начала»— главный труд Евклида, написанный около 300 г. до н. э.

VII, VIII и IX книги посвящены теоретической арифметике. Евклид в качестве чисел рассматривает исключительно натуральные числа; для него «Число есть совокупность единиц». В одной из книг Евклид доказывает формулу для суммы геометрической прогрессии. 

Плеяда индийских математиков

Индия



Ариабхата

V-VI века

 

Магавира

IX век

 

 

Нарайана

XIV в.

 


Нилаканта

XV-XVI века

 

    Суммирование числовых рядов интересовало многих индийских математиков. Отдельные примеры арифметических и геометрических прогрессий имеются ещё в «Ведах».

   Ариабхата приводит правила суммирования рядов треугольных чисел, натуральных квадратов и кубов.

  

   Магавира приводил правильное суммирование квадратов и кубов подряд идущих натуральных чисел, правила суммирование геометрических прогрессий.

 

    Нарайана произвёл ещё более общие суммирования.

    Наибольших успехов в области бесконечных рядов достигли южноиндийские математики в XVI в. Поводом к этим исследованиям послужили поиски приёмов более точного вычисления числа π.

 

    Нилаканта приводит словесно, без доказательств, разложения дуги, равной четверти окружности, в виде бесконечных числовых рядов, получающихся из общего степенного ряда арктангенса. В анонимном трактате «Каранападдхати» («Техника вычислений»), также написанном в Южной Индии в XV-XVI вв., приводятся правила разложения синуса и косинуса в бесконечные степенные ряды. 

Математики Китая

Китайские математики

Чжан Цюцзянь Суаньцзин  

V в.




Цинь Цзюша́о

XIII в.

   В «Математическом трактате Сунь-цзы» сформулирована задача о геометрической прогрессии.

«Если выйдешь за ворота, взору открывается 9 плотин, на каждой плотине по 9 деревьев, на каждом дереве по 9 ветвей, на каждой ветви по 9 гнезд, в каждом гнезде по 9 птиц, каждой птицы по 9 птенцов, у каждого птенца по 9 перышек, каждое перышко 9 расцветок. Спрашивается, сколько каждого?»

 Автор трактата Чжан Цюцзянь Суаньцзин (V в.)

   В большей степени свойства прогрессий выявлены в задачах книги VII «Математики в девяти книгах» на правило двух ложных  положений, где они употреблены для задания ежедневных скоростей роста или движения.

 Автор сочинения «Девять книг по математике» Цинь Цзюша́о (XIII в.)

Вклад учёных Европы в изучении геометрической прогрессии

Боэций Аниций Манлий

Северин

Римский ученый, философ

480 – 524 

    Термин “прогрессия” был введён римским философом Боэцием и понимался в более широком смысле, как бесконечная числовая последовательность.

 

Никола́ Шюке́

Французский математик

1445— около 1488

   Никола́ Шюке́  сопоставил арифметическую и геометрическую прогрессии. В книге Н. Шюке «Наука о числах» сформулировано  общее   правило   для   суммирования   любой конечной геометрической  прогрессии.

Леонардо Пизанский

Итальянский математик

1170 – 1250

   Фибоначчи доказывает, что оптимальной является такая система гирь: 1, 2, 4, 8, 16.... Взвешивание надо начинать с самой тяжелой из всех гирь, имеющихся в нашем распоряжении.

Джон Непер

Шотландский математик

1550–1617

   В 1614 году шотландский математик Джон Непер опубликовал сочинение на латинском языке под названием «Описание удивительной таблицы логарифмов». Он перенёс знакомые свойства прогрессии с общим членом на любые действительные показатели. Это дало непрерывную логарифмическую функцию.

  В основе определения логарифма у Непера лежит идея связи между геометрической профессией и арифметической прогрессией.

Иост Бюрги

Швейцарский механик

 1552–1632

  В 1620 году механик и мастер часовых дел, швейцарец Иост Бюрги, опубликовал книгу «Таблицы арифметической и геометрической прогрессий, вместе с основательным наставлением, как их нужно понимать и с пользой применять во всяческих вычислениях». 

Баше де Мезириак

Французский математик

1581 - 1638

  Описал общий метод составления магических

 квадратов любого порядка, вычисляет суммы бесконечных рядов – по существу интегральные суммы. 

Пьер де Ферма

Французский математик

 1601-1665

  Ферма сформулировал теорему о возможности представления произвольного числа суммой не более четырёх квадратов. Формула для суммирования бесконечно убывающей геометрической прогрессии была известна П. Ферма и другим математикам XVII в.

Джон Валлис

Английский математик

1616–1703

   Валлис вывел рекуррентные соотношения для подходящих дробей непрерывной дроби, вычисляет суммы бесконечных рядов. Полную теорию этих дробей дал Эйлер в XVIII веке.

Исаак Барроу

Английский математик 

1630 - 1677  

  Большой вклад внёс в развитие исчисления бесконечно малых величин; в частности, открытие основной теоремы исчисления. Ввёл символ для обозначения бесконечно убывающей геометрической прогрессии.

Карл Гаусс

Немецкий математик

1777- 1855 

   Карл Гаусс с детства увлекался математикой.  10 июля 1796 года Карл Фридрих Гаусс сделал своё первое открытие в теории чисел.


Русский след

Лео́нтий Фили́ппович Магни́цкий

Русский математик

1669-1739

  Термины в «Арифметике» Магницкого изложены с помощью житейских образов, а задачи имеют прикладной характер. Все задачи интересны и поучительны. 
   Первая книга, посвященная арифметике, а также логарифмам и прогрессиям. Написана книга была простым, образным и понятным языком, изучать по ней математику, при наличии определённых начальных знаний, можно было и самостоятельно.