ViewWiki

שיעור 5 מתוך 5

גאומטריה לא־אוקלידית.

משולשים על כדור ועל אוכף: סכום זוויות שאינו 180 מעלות, משפט גאוס–בונה שמקשר אותו לשטח, וקווים מקבילים שמתקרבים או מתרחקים.

שלב 1 מתוך 4 · משולש על כדור

שלב 1 מתוך 4

משולש על כדור

במישור, סכום הזוויות בכל משולש הוא 180°180^\circ⁠. ההוכחה נשענת על אקסיומת המקבילים של אוקלידס: דרך נקודה שמחוץ לישר עובר ישר אחד בלבד שאינו פוגש אותו. על משטח מעוקל אין ישרים, ובמקומם יש גאודזיות: המסלולים הקצרים ביותר לאורך המשטח. על כדור אלה קשתות של מעגל גדול.

עקמומיות K קבועה עכשיו על כדור, K=0.25K = 0.25⁠.

לשאלה

שלב 2 מתוך 4

משפט גאוס–בונה

על משטח שהעקמומיות שלו קבועה, ההפרש בין סכום הזוויות ל־180°180^\circ⁠ שווה לעקמומיות כפול השטח:

α+β+γ−π=K⋅A\alpha + \beta + \gamma - \pi = K \cdot A⁠

הזוויות כאן ברדיאנים, ולכן מופיע π\pi⁠ ולא 180°180^\circ⁠. על כדור K>0K > 0⁠ והעודף חיובי; על אוכף K<0K < 0⁠, והסכום קטן מ־180°180^\circ⁠. בשלב זוויות הלוח מראה כל זווית ואת הסכום.

לשאלה

שלב 3 מתוך 4

משולש קטן

גודל המשולש פתוח עכשיו, והעקמומיות נשארת 0.250.25⁠.

לשאלה

שלב 4 מתוך 4

מקבילים

בשלב מקבילים שני קווים יוצאים במאונך לאותו קו בסיס. על משטח שטוח הם נשארים במרחק קבוע זה מזה, כמו שאוקלידס דרש. על כדור הם מתקרבים ונפגשים, כמו קווי אורך בקוטב.

נסו: אחרי הבדיקה, החליפו בין אוכף, שטוח וכדור, והשוו את הפער בקצות הקווים.

חזרה לניסוי

לשאלה

תמונה של הסצנה התלת־ממדית „גאומטריה לא־אוקלידית”
סצנה אינטראקטיבית

הגרסה האינטראקטיבית נטענת…

כל שלב מכין לכם את הסצנה, ובקר שמסומן „קבוע” נשאר במקומו בשלב הזה.

לניסוי

תרגול · נבאו, ואז הסתכלו

על הכדור, כל צלע של המשולש היא המסלול הקצר ביותר בין שני קודקודים לאורך המשטח. מה יהיה סכום הזוויות שלו?

לניסוי

תרגול · חשבו

על הכדור הזה K=0.25K = 0.25⁠, וסכום הזוויות מופיע על הלוח. לפי משפט גאוס–בונה, α+β+γ−π=K⋅A\alpha + \beta + \gamma - \pi = K \cdot A⁠, כשהזוויות ברדיאנים. מהו שטח המשולש, ביחידות ריבועיות של הרשת?

לניסוי

תרגול · נבאו, ואז הסתכלו

המשולש עכשיו גדול, וסכום הזוויות שלו רחוק מ־180°180^\circ⁠. מה יקרה לסכום כשתקטינו את המשולש מאוד, על אותו כדור?

לניסוי

תרגול · נבאו, ואז הסתכלו

במישור, שני ישרים שיוצאים במאונך לאותו קו בסיס נשארים באותו מרחק זה מזה. מה יקרה להם על אוכף?