Русская Википедия:Сапог Шварца

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Файл:Hermann Amandus Schwarz - Schwarzscher Stiefel - Schwarz boot 78.JPG
Сапог Шварца (<math>k=6, n=10</math>) в Немецком техническом музее

Сапог Шварца (от Шаблон:Lang-de) — семейство приближений кругового цилиндра с помощью полиэдральных поверхностей.

Предельная площадь этих приближений может быть сделана произвольно большой. Эта конструкция позволяет увидеть несостоятельность определения площади поверхности как точной верхней грани площадей вписанных в неё полиэдральных поверхностей, в противоположность тому, что длина кривой может быть определена как точная верхняя грань длин вписанных в неё ломаных.

История

Конструкция была предложена в 1890 году Германом Шварцем как контрпример к ошибочному определению площади поверхности в книге Жозефа Серре[1]. Независимо от Шварца, тот же пример был найден Джузеппе Пеано. Его учитель Шаблон:Iw также обсуждал этот вопрос со Шварцем. Дженокки проинформировал Шарля Эрмита, который использовал ошибочное определение Серре в своем курсе. После этого Эрмит пересмотрел свой курс и опубликовал заметку Шварца во втором издании своих лекций.[2]

Конструкция

Высота цилиндра делится плоскостями, параллельными основаниям, на <math>n</math> равных частей. В образовавшиеся сечения (окружности) вписываются правильные <math>k</math>-угольники, причём соседние <math>k</math>-угольники повёрнуты относительно друг друга на угол <math>\pi/k</math> чтобы вершины вышележащего <math>k</math>-угольника находились над серединами сторон нижележащего <math>k</math>-угольника. Затем вершины <math>k</math>-угольников соединяются так, что образуется поверхность из <math>2nk</math> треугольников; каждый её «слой» — антипризма. Полученная многогранная поверхность называется сапогом Шварца.

Если <math>n, k\to\infty</math>, то размеры этих треугольников становятся сколь угодно малыми, то есть сапог Шварца стремится к цилиндру.

Свойства

Файл:Schwarz-lantern.gif
Сапог Шварца
  • Простой подсчёт показывает, что
    • при <math>k, n/k^2\to\infty</math> площадь, то есть сумма площадей всех треугольных граней сапога Шварца, стремится к бесконечности.
    • при <math>n, k^2/n\to\infty</math> площадь сапога Шварца, стремится к площади кругового цилиндра.
  • Относительно его внутренней метрики, сапог Шварца изометричен некоторому круговому цилиндру.

Примечания

Шаблон:Примечания

Литература

  1. J. A. Serret, Cours de calcul differentiel et integral (станица 296 первого издания и страница 298 второго)
  2. Schwarz, H. A., «Sur une définition erronée de l’aire d’une surface courbe», Gesammelte Mathematische Abhandlungen, 1 (1890), 309—311