Математика для гиков

Ответ кроется в углах и геометрии. Для начала давайте вспомним, что делает этот вид навигации возможным. Если вы видели глобус, то знаете о линиях, которые его пересекают. Некоторые из них горизонтальные и располагаются над и под экватором (линия, которая опоясывает глобус по центру). Эти линии известны как линии широты. Другие линии вертикальны; они пересекают север и юг и пересекаются на Южном и Северном полюсах. Они известны как линии долготы. Чтобы узнать линию долготы, вам понадобятся часы, но нам интересно узнать широту. Это навигационный узел, который развязывается с помощью математики.

Решающим моментом будет осознание, что позиция солнца в полдень в любой день года зависит от вашей настоящей линии широты. Чем ближе вы к экватору, тем больше полуденное солнце приближается к углу в 90 градусов над вами. Чем дальше вы двигаетесь на Северный или Южный полюс, тем больше угол уменьшается, другими словами, когда вы отправляетесь на юг или на север, солнце появляется все ниже и ниже в облаках. Вы также можете применить эти принципы в обратном направлении. Если вы можете определить угол полуденного солнца относительно вас, то сможете узнать, на какой широте находитесь.

Вычисление этих углов – это работа секстанта, ручного измерительного инструмента, который выглядит как металлический кусок пирога со всякими прикрепленными к нему штуковинами. Одной из этих штуковин является зрительная труба. Чтобы воспользоваться секстантом, нужно посмотреть в трубу на небесное тело, например на луну, звезду или солнце (через фильтр, естественно). Изображение появляется на двух зеркалах. Потом вы двигаете алидаду, металлическую деталь, которая скользит по краю этого «пирога», пока изображение небесного тела на одном из зеркал не касается горизонта. На этом этапе вы смотрите на ту часть «куска пирога», на которой отмечены углы. Алидада будет указывать на угол. Этот угол может быть использован, чтобы определить широту, на которой вы находитесь.

Предположим, что 21 июня 2015 года вы отплыли на лодке от берега острова Рождества, австралийской территории около Индонезии в Индийском океане. Используя секстант, вы сможете определить, что солнце на 66 градусов выше горизонта. С помощью этой информации вы можете определить, что широта равна 10,48 градуса в Южном полушарии.

По существу, вы используете тригонометрию, которая изучает свойства треугольников, включая их углы, чтобы определить свое местоположение.

Если вы думали, что геометрия не имеет никакого отношения к вашей повседневной жизни, подумайте еще раз, особенно если вы окажетесь на лодке без электронных помощников посреди океана!

Джон Кэмпбелл

Первый настоящий секстант был изобретен Джоном Кэмпбеллом в 1757 году и был впервые использован по максимуму, включая и определение времени, исследователем капитаном Куком в 1768 году, когда он отправился в Новую Зеландию, чтобы нанести ее на карту.

2.8. Дележ аренды

Математические понятия: справедливый дележ, комбинаторика

Если у вас когда-либо были соседи по комнате, то вы знакомы с непростой задачей, стоящей перед тремя или четырьмя людьми, которым нужно поделить аренду дома или квартиры. Справедливо посчитать, кто сколько должен заплатить, может быть сложнее, чем это кажется. Задача трудная, так как комнаты очень часто отличаются друг от друга – например, в некоторых больше ламп, а в других больше пространства – и каждый человек может оценивать любой аспект по-разному. Как разделить комнаты и аренду, чтобы каждый остался доволен, а не завидовал соседу?

Эти проблемы попадают под категорию справедливого дележа и свойственны многим областям, включая математику, экономику, право и политику; справедливый дележ занимается разделением товаров так, чтобы каждая сторона получила справедливую долю. Разделение должно также происходить таким образом, чтобы ни одна сторона не захотела поменять свою долю товара на другую. Примеры справедливого дележа можно наблюдать при разводах, на аукционах и даже на войне.