اوائل رياضية

أوائل رياضية

(1) أوّل من حوّل الكسور العاديّة إلى عشريّة :- أوّل من حوّل الكسور العاديّة إلى كسور عشريّة في علم الحساب هو غياث الدين جمشيد الكاشي قبل عام 840 هجرية/1436 م .
(2) أوّل من استعمل الأسس السالبة :- يعدّ العالم المسلم السموأل المغربي ، وهو عالم اشتهر باختصاصه في علم الحساب ، أوّل من استعمل الأسس السالبة في الرياضيات ، وتوفي هذا العالم الفذّ في بغداد عام 1175م .
(3) أوّل من استخدم الجذر التربيعي :- إن الجذر التربيعي هو أوّل حرف من حروف كلمة جذر، وهو المصطلح الذي أدخله العالم المسلم الرياضي محمد بن موسى الخوارزمي، وأوّل من استعمله للأغراض الحسابية هو العالم أبو الحسن علي بن محمد القلصادي الأندلسي الذي ولد عام 825 هجرية وتوفي سنة 891 هجرية وانتشر هذا الرمز في مختلف لغات العالم .
(4) أوّل من وضع أسس علم الجبر :- أوّل من وضع أسس علم الجبر هو العالم المسلم أبو الحسن محمد بن موسى الخوارزمي ، ولد هذا العبقري الفذّ في بلدة خوارزم بإقليم تركستان في العام 164 هجرية، برع في علم الحساب ووضع فيه كتاباً له أسماه ((الجبر والمقابلة)) شرح فيه قواعد وأسس هذا العلم العام ،تحرف اسمه عند الأوروبيين فأطلقوا عليه (ALGEBRA) أي علم الحساب ، وتوفي –رحمه الله –عام 235 هجرية.
(5) أوّل من أسس علم حساب المثلثات:
يبدو أن الفراعنة القدماء عرفوا حساب المثلثات وساعدهم ذلك على بناء الأهرامات الثلاثة،وظل علم حساب المثلثات نوعاً من أنواع الهندسة ،حتى جاء العرب المسلمون وطوروه ووضعوا الأسس الحديثة له لجعله علماً مستقلاً بذاته ،وكان من أوائل المؤسسين لحساب المثلثات ،أبو عبد الله البتاني والزرقلي ونصير الدين الطوسي.
(6) أوّل من أدخل الصفر في علم الحساب :- أوّل من أدخل الصفر في علم الحساب هو العالم المسلم محمد بن موسى الخوارزمي المتوفى عام 235م. وكان هذا الاكتشاف في علم الحساب نقلة كبيرة في دراسة الأرقام وتغيراً جذرياًّ لمفهوم الرقم .
(7) أوّل من استعمل الرموز في الرياضيات :- أوّل من استعمل الرموز أو المجاهيل في علم الرياضيات هم العرب المسلمون ، فاستعملوا (س) للمجهول الأول ، و (ص) للثاني و (ج) للمعادلات للجذر .. وهكذا .
( أوّل رسالة طبعت في أوروبا عن الرياضيات :- أوّل رسالة عن علم الرياضيات طبعت في أوروبا كانت مأخوذة من جداول العالم المسلم أبي عبد الله البتاني ،وقد طبعت هذه الرسالة الأولى عام 1493م في اليونان .
(9) أوّل من أدخل الأرقام الهندية إلى العربية :- إن الأرقام التي نستعملها اليوم في كتابة الأعداد العربية 1،2،3،4،5،… الخ هي أرقام دخيلة استعملها الهنود من قبل العرب بقرون طويلة ، وأول من أدخل هذه الأرقام إلى العربية هو أبو عبد الله محمد بن موسى الخوارزمي عالم الرياضيات .
(10) أوّل معداد يدوي :- قام الصينيون باختراع أوّل معداد يدوي في التاريخ ، واستعانوا به على إجراء العمليات الحسابية وذلك في العام 1000 قبل الميلاد وسموه (( الأبوكس)).
(11) أوّل حاسوب إلكتروني :- تم اختراع أوّل حاسوب إلكتروني يعمل بالكهرباء في عام 1946م بالولايات المتحدة الأمريكية ، وأطلق عليه اسم (إنياك:Eniac ) ، وهو من حواسيب الجيل الأوّل التي تعمل بالصمامات المفرغة وتستهلك قدراً كبيراً من الكهرباء ، وهي تشمل مساحة كبيرة.د

الهندسة الحديثة

يمكن إرجاع بدايات الهندسة الحديثة إلى القرن السابع عشر الميلادي، ففي ذلك الوقت ازداد الاتصال بين علماء الرياضيات عما كان عليه في أي وقت منذ أفلاطون، وشرع الفرنسيان رينيه ديكارت وبيير دوفيرما في العمل فيما صار يعرف لاحقاً بالهندسة التحليلية. تربط الهندسة التحليلية بين الجبر والهندسة, فهي تعطي تمثيلاً لمعادلة جبرية بخط مستقيم أو منحنٍ. وتجعل من الممكن التعبير عن منحنيات عدة بمعادلات جبرية, ومثال على ذلك: فإن المعادلة 2س = ص تصف منحنى يسمى القطع المكافئ.
ولقد أوضح ديكارت مبادىء الهندسة التحليلية في كتابه الهندسة عام 1637 م، بينما كان مدخل فيرما للهندسة أقرب للهندسة التحليلية الحديثة. وبما أن فيرما لم يقم بنشر أعماله فإن معظم الناس يُرجعون الفضل إلى ديكارت في اكتشاف الهندسة التحليلية.
نهوض الهندسة اللاإقليدية: في مطلع القرن التاسع عشر الميلادي، اكتشد كل من الألماني كارل فريدرك جاوس والمجري يانوس بولياي والروسي نيكولاي لوباتشيفسكي الهندسة اللاإقليدية كلُّ بصورة مستقلة عن الآخر. ففي محاولاتهم لإثبات مسلمة التوازي لإقليدس؛ توصُّل كل منهم لعدم إمكانية تقديم برهان لها. وقدَّم كل واحد منهم الهندسة الزائدية كأول نموذج لهندسة لاإقليدية. وكثيراً ما يُنسب فضل اكتشاف الهندسة الزائدية إلى لوباتشيفسكي نسبة لأبحاثه المنشورة وبخاصة مقالته حول أسس الهندسة (1829 م).
ولقد ظلت الهندسة اللاإقليدية خارج إطار الهندسة التقليدية حتى منتصف القرن التاسع عشر الميلادي. ففي ذلك الحين بدأ جورج فريدريك برنارد ريمان معالجة الهندسة اللاإقليدية. وفي محاضرة له عام 1854، ناقش ريمان فكرة النظر إلى الهندسة على أنها دراسة أشياء غير معينة لأي عدد من الأبعاد في أي عدد من الفضاءات. وقد جعلت نظرته للهندسة دراسة عامة للفضاءات المنحنية نظرية النسبية لأينشتاني أمراً ممكناً.
قادت الاكتشافات الرياضية في القرن التاسع عشر الميلادي إلى تطوير مداخل أخرى إلى الهندسة، منها هندسة التحويلات التي تبحث في خصائص الأشكال الهندسية التي تظل ثابتة عندما تتعرض الأشكال إلى تحويلات معيَّنة (تغيير في الموضع). ويُعني أحد ضروب هندسة التحويلات ويسمى الطوبولوجيا، بدراسة الخصائص الهندسية التي لا تتغير عند تشويه الأشكال أثناء تعرُّضها إلى عمليات الثنيْ أو المطِّ أو القولبة. وتستأثر هندسات التحويلات بحيز كبير من النشاط البحثي في الرياضيات.

النظام العشري

طريقةٌ لكتابة الأعداد، إذ يمكن كتابة أي عدد، سواء كان عدداً متناهي الضخامة أو كسراً بالغ الضآلة، في النظام العشري باستخدام عشرة رموز أساسية فقط هي 1، 2، 3، 4، 5، 6د 7، 8، 9، 0، وتعتمد قيمة أي رمز من هذه الرموز العشرة على خانته في العدد المكتوب. فلرمز 28 مثلاً قيمتان مختلفتان تماماً في العددين 482 و835، لأن الرمز 8 يقع في خانتين مختلفتين في هذين العددين. ونظراً لأن قيمة الرمز تعتمد على المكان الذي يشغله في أي عدد، فإن النظام العشري يسمى نظام قيمة الخانة.
يُسَمّى النظام العشري كذلك بالنظام العربي الهندي، إذ تم تطوير هذا النظام على يد علماء الرياضيات الهنود قبل أكثر من ألفي سنة، وقد تعلم العرب هذا النظام بعد فتحهم لأجزاء من الهند في القرن الثامن الميلادي، وتبنوه ونشروا استخدامه على نطاق واسع في الدولة العربية الإسلامية بما فيها البلاد العربية في آسيا إفريقيا وفي أسبانيا.
ويمكن التعبير عن الأعداد الكبيرة بسهولة في النظام العشري عن طريق استخدام الأسّ أو ما يسمى كذلك بالدليل أو القوة. والأس هو رمز يكتب فوق العدد وإلى اليسار منه قليلاً، ويدل على عدد مرّات ضرب العدد في نفسه. ففي الشكل 106 على سبيل المثال يشير الأس6 إلى أنه ينبغي ضرب ست عشرات في بعضها بعضاً ـ أي ضرب العدد عشرة في نفسه ست مرات ـ ويُقرأ الشكل 106 كما يلي:
عشرة للقوة أو عشرة أس ستة.

المربعات والجذور التربيعية

مربّع العدد هو العدد الناتج عن ضرب العدد بنفسه (مساحة المربع هي حاصل ضرب طول الضلع بنفسه) . مربع 5، ويكتب 2، يساوي 52. العملية المعكوسة هي أخذ الجذر التربيعي لعدد معيّن، أي إيجاد العدد الذي إذا ضرب بنفسه يعطي هذا العدد المعيّن، إن مربَّع عدد صحيح يعطي عدداً صحيحاً، إلا أن الجذر التربيعي لعدد صحيح كثيراً ما لا يكون عدداً صحيحاً. فمثلاً الجذر التربيعي لـ2 يقع ما بين 1,4142 و1,4143. فالجذر التربيعي للرقم 2 لا يمكن تحديده بدقة، لذلك يسمى «عدداً أصمّاً».

المجموعَات وَالزُمر

كان جورج كانتور (1845 ـ 1918) أول من قام بدراسة نظرية المجموعات الرياضية، ثم جاء بعده ارنست زرميلو (1871 ـ 1956) فنظم هذه النظرية.
فكرة المجموعة هي حجر الزاوية في الرياضيات. فهي جملة من الأشياء لها وصف أو تعريف مشترك تدرج في اطار واحد، كما هي الحال مثلاً في تعريف المحيطات بالقول: هي الهادى، الأطلسي، الهندي، المتجمد الشمالي، المتجمد الجنوبي. هذا النوع من المجموعات يكوّن مجموعة متناهية، لأن عدد وحداته متناه ومعروف، وهو خمسة في هذا المثل. أما مجموعة الأعداد المستعملة للعدّ (مثل 1 و2 و3... الخ)، ويرمز إليها بحرف (ع)، فهي غير متناهية، لأنه ليس بامكاننا معرفة عدد وحداتها.
مجموعة الأعداد الطبيعية يرمز إليها بحرف ز+ = (1، 2، 3، ...)، ووحداتها هي العناصر ذاتها الموجودة في مجموعة أرقام العدّ؛ لذلك نقول أن المجموعتين ع و ز+ متساويتان. لكن إذا تعادل عدد العناصر فقط في مجموعتين، نقول انهما متكافئتان: فالمجموعة (أزرق، اخضر، أصفر، برتقالي، أحمر) متكافئة مع مجموعة المحيطات، لأن لكل منهما خمسة عناصر.
يمكن فهم لغة المجموعات بدراسة مثل خاص. فالمجموعة العامة، أي مجموعة جميع العناصر موضوع البحث، يمكن تقسيمها إلى ما يسمّى مجموعتين فرعيتين، منفصلتين، غير متراكبتين. إذا لم يكن ثمة أكثر من مجموعتين من هذا الصنف، تسمّى احداهما «متمّمة» للاخرى. أما مجموعة الفيلة العائشة في القطب الشمالي، فهي مثل عن المجموعة المسمّاة «الفارغة» أو «المجموعة الصفر»، لأنها لا تحتوي على وحدات قط. تكتب المجموعة الصفر بالرمز ئ مثلاً لا يوجد تقاطع بين المجموعتين أو و ب أو بين ج و د، لذلك فالتقاطع يعادل ئ. ان مفاهيم «التقسيم»، «المتمّم»، «التقاطع»، «الاتحاد» هي اساسية في عملية تصنيف المعلومات.
عن الشبكات /2) ينشأ حاصل الضرب الديكارتي لمجموعتين. يتم ذلك بايجاد جميع العناصر الممكن ترتيبها ازواجاً، وبأخذ عنصر واحد من كل مجموعة. كلمة ديكارتي هي نسبة لرينيه ديكارت (1596 ـ 1650) الذي روّج مبدأ الاحداثيات.

اللوغاريثمات

قام الرياضي السكوتلاندي جون نابير (1550 ـ 1617) بنشر كتابه «وصف قاعدة اللوغاريثمات العجيبة» عام 1614 فافتتح به عهد اللوغاريثمات.
استعمل نابير تسعة قضبان مربعة المقطع (أ) موضوعة على طبق. رقّم المقطع الأعلى منها من 1 إلى 9، وقسّم المقاطع السفلى من كل قضيب تقسيماً قطرياً، واضعاً عليها متواليات حسابية بالطريقة التالية: على القضيب المرقّم 1 اعداد تزداد بنسبة 1 (1، 2، 3، 4، الخ)، وعلى الثاني اعداد تزداد بنسة 2 (2، 4، 6، 8، الخ) وعلى الثالث اعداد تزداد بنسبة 3 (3، 6، 9، الخ) وهكذا حتى القضيب التاسع (9، 18، 27، 36، الخ) . وقد درّج الجوانب الثلاثة الأخرى لمقاطع القضبان بالطريقة عينها، بحيث اصبح كل عدد من 1 إلى 9 ممثّلاً في 4 مواضع في مكان ما من المجموعة. لايجاد مضاعفات عدد معيّن، مثلاً: مضاعفات 1572 تؤخذ القضبان 1، 5، 7، 2 من الطبق وتوضع جنباً إلى جنب في مكان آخر (ب) . لحساب 3× 1572 يؤخذ الصف الثالث من قطع القضيب كما في (ت)، ثم تجمع الأرقام قطرياً كما هو مبيّن لتعطي الحاصل المطلوب وهو 4716؛ ولضرب 8× 1572 تجرى العملية عينها باستخدام الصف الثامن كما في (ث)، فنحصل على 12576 وهو العدد الحاصل المطلوب أيضاً. وإذا اردنا الضرب بعدد أكبر (38 مثلاً)، يكفي أن نجمع الحواصل السابقة للضرب بـ3 وبـ8 أي 47160 (الذي أضفنا إليه صفراً لأننا نضرب الآن بـ30 لا بـ3) و12576، فنحصل على 59736.

الكسور والتناسُب والنُّسَب

ثلاثة أسباع، 3/7، تعني قسمة 3 على 7، وهي كسر. العدد الاسفل يُسمى المخرج، ويمثل عدد الأجزاء المنقسم اليها الشيء. العدد الأَعلى يُسمى الصورة، ويمثل العدد المعيّن من الأجزاء المأخوزة من المخرج.
أما جمع الكسور وطرحها، فهما أكثر تعقيداً. ينبغي أولاً تحويل جميع المخارج إلى ما يسمَّى بالقاسم المشترك الأدنى. ثم تجمع الصور أو تطرح حسب المطلوب. وتكون النتيجة كسراً مخرجة القاسم المشترك الأدنى. ثم يجرى تبسيط هذا الكسر إذا أمكن (4، 5، 6) .

الكسور العشرية

في النظام العشري، تقل قيمة الخانة بمقدار عشرة أضعاف كلما انتقلنا من خانة إلى أخرى على اليمين من خانة الآحاد. ففي الخانة الأولى على يمين خانة الآحاد ينقسم الواحد الصحيح إلى عشرة أقسام متساوية تُسَمّى الأعشار وفي الخانة الثانية إلى اليمين ينقسم كل عشر بدوره إلى عشرة أقسام متساوية. يسمى كل منها واحد من المائة وهكذا. وأسماء الخانات على اليمين من خانة الآحاد هي نفس أسماء الخانات المناظرة على اليسار مسبوقة بالكلمتين واحد من، مثلاً خانة واحد من عشرة، خانة واحد من مائة، واحد من ألف .. وهكذا.
جمع وطرح الأعداد العشرية: ولإمكان جمع وطرح أعداد ذات كسور عشرية، اكتب رقماً تحت الآخر بحيث تكون الفاصلة العشرية في الرقم السفلي تحت الفاصلة العشرية في الرقم العلوي، بغض النظر عما إذا كان أحد الرقمين أطول من اليسار أو اليمين من الرقم الآخر إذ يمكن وضع أصفار في الخانات التي لا توجد فيها أرقام. ثم اجمع واطرح الأرقام الواقعة في عمود واحد بعضها تحت بعض.
بشكل عام فعند ضرب أي عدد في كسر أقل من الواحد يتم إزاحة كل رقم في العدد إلى اليمين بعدد الخانات التي يكون فيها الكسر أصغر من الواحد الصحيح. ولهذا فالقاعدة عند ضرب أي عدد بعدد كسري هي إجراء عملية الضرب كالمعتاد، ثم جمع عدد الخانات الكسرية في كلا الرقمين، ويكون ناتج الجمع هو عدد الخانات الكسرية في حاصل الضرب.
وللقسمة على عدد يشمل خانات أصغر من الواحد (أي يشمل كسوراً عشرية) اكتب المقسوم والمقسوم عليه بصيغة القسمة المطولة.
75,6 1,08 حرك الفاصلة العشرية في العدد المقسوم عليه إلى أقصى اليمين، ثم حرك الفاصلة في العدد المقسوم إلى اليمين (بنفس عدد الخانات)، مع إضافة أصفار إذا استدعى الأمر زيادة عدد الخانات في العدد المقسوم. وبعد إجراء عملية القسمة كالمعتاد، تأكد من وضع فاصلة عشرية في ناتج القسمة فوق الفاصلة في العدد المقسوم.
الخطوة 1 الخطوة 2 الخطوة3
75,6 1,08 75,60 1,08 75,60 1,08
وهذه القاعدة صحيحة لأن كل ما عملناه حقيقة هو ضرب المسألة في 1 الأمر الذي لن يؤثر على النتيجة.
75,6 / 1,08 = 75,6 / 1,08 × 1 = 75,6 / 1,08 × 100 / 100 = 7560 / 108 = 70