Из истории культуры древней Руси

Обозначим все точки нашей фигуры буквами русского алфавита, — перечислим соотношения линий. В основе фигуры лежат шесть пар прямых линий (сторон прямоугольников), разделенных пополам, и две пары пересекающих их линий, каждая из которых разделяется на две неравные части. Если же учитывать не только изображенные на чертеже линии, но и те, которые могут быть проведены от точки к точке, то количество линий возрастет до 42 (рис. 19).

Рис. 19. Прямоугольный «вавилон». Слева — условные обозначения, справа метрические соотношения отдельных отрезков.

Все линии «вавилона» можно подразделить на три группы.

1. Часть линий является долями длинных сторон ВД — АЖ внешнего прямоугольника:

ВГ = ГД = (ВД)/2 = АЗ = ЗЖ = (АЖ)/2 = ЛН = ИП = УХ = СЧ;

БТ = ЦЕ = (ВД)/4 = (ВГ)/2 = и т. д.

2. Другие линии представляют собой фракции диагонали квадрата, сторона которого равна ВД или АЖ:

АВ = ДЖ = ЛН = ИП = (ВД√2)/2 = (АЖ√2)/2;

СУ = ХЧ = АВ/2 = ДЖ/2 = (ВД√2)/4 = (АЖ√2)/2;

ГФ = ШЗ = АВ/2 = ДЖ/2 СУ/2 = ХЧ/2 = (УФ√2)/2 = (БТ√2)/2 = (УХ√2)/4 = (ВД√2)/8

3. Третья группа самых коротких линий тоже представляет сочетание сторон и диагоналей квадрата; эти линии получены как разность между длинными и короткими сторонами прямоугольников.

БК = ОЕ; ГМ = РЗ = КТ = ЦО = (БК√2)/2 = (ОЕ√2)/2;

ФМ = ШР = БК/2 = ОЕ/2 = (ГМ√2)/2

Если для простоты обозначить длинную сторону через А, то при помощи этой величины мы сможем выразить все линии «вавилона». Одни из них будут представлять последовательное деление на 2: А; А/2; А/4, другие могут быть представлены иррационально:

(А√2)/2; (А√2)/4; (А√2)/8, третьи являются разностью:

А/2— (А√2)/4; (А√2)/4 — А/4; А/4 — (А√2)/8 (см. рис. 13 справа).

Линии «вавилона» образуют несколько пропорциональных рядов. Вот, например, один из них: МФ:МГ = МГ:БК = ГФ:БТ = УС:УХ = АВ:ВД.

Среди линий «вавилона» нетрудно подыскать свыше десятка отношений, очень близких к «золотому сечению»: м:М = М:(м+М). Приближенность решений определяется только при математическом анализе, но практически она неуловима. Наиболее точным является отношение: ВК:АЛ = АЛ:(ВК+ЛЛ) = АЛ:ВД. Здесь суммой двух отрезков является длинная сторона прямоугольника А.

Погрешность равна 0,003 этой стороны; при практических построениях она была мало заметна.

При помощи изучаемого нами графика можно быстро и с достаточной для практических целей точностью решить все важнейшие задачи средневековых геометров. Упомянутый выше Абуль-Вафа (940–998 гг.) посвятил специальную книгу задачам на построение равновеликих фигур. Со всей строгостью настоящего ученого обрушился он на «методы, применяемые рабочими, не основанные на каких-либо началах», и дал взамен их математически безупречные, но необычайно сложные и громоздкие решения этих задач, руководствуясь «началами» Эвклида. Однако не все задачи, интересовавшие тогдашних практиков, могли быть решены строго математически — такова, например, была древняя задача о нахождении геометрическим путем квадрата, равновеликого кругу, задача «квадратуры круга»[137].

Современный Абуль-Вафе тмутараканский график из трех вписанных прямоугольников позволяет с очень большой степенью точности (хотя и не всегда теоретически верно) почти моментально решать все подобные задачи, включая и «квадратуру круга».

Рассмотрим несколько примеров, взяв за основу квадрат, сторона которого равна длинной стороне внешнего прямоугольника «вавилона» (А).

1. Удвоение квадрата, (рис. 20):

Рис. 20. Приближенное решение квадратуры круга и других задач на равновеликость с помощью «вавилона».

Сторона удвоенного квадрата равна удвоенной боковой стороне «вавилона» (т. е. 2АВ или 2ДЖ).

2. Построение двух равных квадратов, сумма площадей которых равна площади основного квадрата:

Сторона каждого малого квадрата равна АВ или ДЖ.

3. Построение трех квадратов на тех же условиях:

Удвоенная линия БЛ (или три другие, ей соответствующие — БИ, ЕН, ЕП) является стороной искомого квадрата.

4. Построение равностороннего треугольника, равновеликого квадрату: сторона треугольника равна удвоенной линии АЧ. Высота его будет равна удвоенной линии ТН.

5. Построение правильного шестиугольника, равновеликого квадрату: