Энциклопедический словарь юного математика

Пропорцией называют равенство отношений двух или нескольких пар чисел или величин. Например, размеры модели машины или сооружения отличаются от размеров оригинала одним и тем же множителем, задающим масштаб модели. Поэтому если выбрать на оригинале четыре точки A,B,C и D и обозначить через A',B',C',D' соответствующие точки на модели, то будет выполняться равенство A'B'/AB = C'D'/CD (оба отношения равны масштабу). Такое равенство двух отношений и будет пропорцией. Справедлива и другая пропорция AB/CD = A'B'/C'D', которая показывает, что отношения расстояний точек оригинала такие же, как и отношения расстояний соответствующих точек модели.

В древности в неявной форме идеей пропорциональности пользовались при решении задач методом ложного положения: давали искомой величине произвольное значение, вычисляли, какое значение должна при этом иметь одна из данных величин, и сравнивали с условием задачи. Отношение величин давало коэффициент, на который надо умножить выбранное значение, чтобы получить правильный ответ.

Систематически пропорции начали изучать в Древней Греции. Сначала рассматривали лишь пропорции, составленные из натуральных чисел, и поэтому считали, что числа a,b,c,d образуют пропорцию, если a является тем же кратным (той же долей или той же дробью) от b, что и c от d. В этот период не различали пропорции, составленные из величин, и пропорции, составленные из чисел. Открытие несоизмеримости диагонали квадрата и его стороны заставило рассматривать такие пропорции как разные объекты. В IV в. до н.э. древнегреческий математик Евдокс дал определение пропорции, составленной из величин любой природы.

Древнегреческие математики превратили пропорции в весьма гибкий аппарат исследования. С их помощью решали задачи, которые в наши дни решают с помощью уравнений, а место алгебраических преобразований занял переход от одной пропорции к другой. Например, было известно, что если справедлива пропорция a/b = c/d, то справедливы и следующие производные пропорции:

и многие иные.

Роль теории пропорций заметно уменьшилась после того, как было осознано, что отношение величин является числом (быть может, иррациональным), а потому пропорция - это просто равенство чисел. Это позволило применять вместо пропорции уравнения, а вместо преобразования пропорций - алгебраические преобразования.

ПРОСТОЕ ЧИСЛО

Натуральные числа, отличные от единицы, подразделяют на простые и составные. Простым называется такое натуральное число, делителями которого являются только оно само и единица. Остальные числа называются составными. Евклид определял простые числа так: «Простое число есть измеряемое только единицей, составное число есть измеряемое некоторым числом». Примеры простых чисел: 2, 5, 37, 1987. Числа же 4, 6, 162, 2553 составные. Число 1 не относят ни к простым, ни к составным. Простых чисел, так же как и составных, бесконечно много.

Каждое составное натуральное число можно разложить на простые множители. Например: 4 = 2·2, 6 = 2·3, 162 = 2·3·3·3·3, 2553 = 3·23·37. Можно сказать, что простые числа представляют собой как бы элементарные кирпичики, из которых строятся остальные числа.

«Основная теорема арифметики» утверждает, что любые два разложения данного натурального числа на простые множители одинаковы, если не обращать внимание на порядок следования сомножителей.

Для того чтобы доказать, что данное натуральное число N простое, достаточно установить, что оно не делится ни на одно из чисел от 2 до √N. Если же N делится на одно из таких чисел, то N составное.

Более удобный способ «отсеивания» составных чисел основан на следующем наблюдении. Если выписать подряд последовательные натуральные числа, то, зачеркивая каждое второе число из следующих за числом 2, мы отсеем все числа, кратные числу 2; зачеркивая каждое третье число из следующих за числом 3, мы отсеем все числа, кратные 3, и, вообще, какое бы натуральное число k мы ни взяли, зачеркивая каждое k-е число из стоящих за k, мы отсеем все числа, кратные k. Поэтому если нам нужно отыскать все простые числа, не превосходящие данного числа N, то выпишем подряд все числа от 2 до N. Отметим число 2 как первое простое. Затем по способу «отсеивания» отбросим все числа, кратные 2; первое невычеркнутое число - это следующее простое число 3. Отбросим все числа, кратные 3; первое невычеркнутое число - это следующее простое число 5 и т.д. Будем продолжать этот процесс до тех пор, пока не доберемся до простого числа, которое больше √N. Все оставшиеся невычеркнутыми числа будут простыми.

Такой способ отыскания простых чисел был известен еще греческому математику Эратосфену, жившему в III в. до н.э. Во времена Эратосфена писали на восковых дощечках, а вместо того чтобы числа вычеркивать, дощечку в нужном месте прокалывали. Отсюда и название способа - «решето Эратосфена».