Пло́ща — фізична величина, що визначає розмір поверхні, одна з основних властивостей геометричних фігур, у математиці розглядається як міра множини точок, які займають поверхню або якусь її частину. Історично, обчислення площі називалося квадратурою. Фігура, що має площу, називається квадрованою. Площу нескладних геометричних фігур визначають, підраховуючи кількість одиничних квадратів, якими фігури можна покрити. Фігури, що мають однакову площу називають рівновеликими.
Площа | ||||
Прямокутник із розмірами сторін 5x4 має площу 20 | ||||
Символи: | S або A | |||
---|---|---|---|---|
Одиниці вимірювання | ||||
SI | м2 | |||
СГС | см2 | |||
Розмірність: | L2 | |||
Площа у Вікісховищі | ||||
Загальний метод обчислення площі геометричних фігур надало інтегральне числення. Узагальненням поняття площі стала теорія міри множини, яка є придатною для ширшого класу геометричних об'єктів.
Площа у системі SI вимірюється у м² (метрах квадратних). Площу заведено позначати великою латинською літерою S, у англомовній літературі — великою латинською літерою A (від англ. area).
Формальне визначення
Площею в планіметрії може назватися будь-яка величина, яка задовольняє умовам:
- вона додатно-визначена (тобто не менша від нуля);
- вона адитивна (площа об'єднання двох фігур, що не перетинаються, дорівнює сумі площ цих двох фігур);
- у конгруентних фігур площа однакова;
- для квадрата зі стороною 1 вона приймається рівною 1.
З даного визначення площі випливає її монотонність, тобто площа частини фігури є меншою від площі всієї фігури.
Спочатку визначення площі було сформульоване для многокутників, згодом воно було розширене на квадровані фігури. Квадрованою називається така фігура, яку можна вписати у многокутник і у яку можна вписати многокутник, причому площі обох многокутників різняться на довільно малу величину. Такі фігури називають також вимірними за Жорданом. Для фігур на площині, які не складаються з цілої кількості одиничних квадратів, а також для тривимірних поверхонь, площа визначається за допомогою граничного переходу.
Історична довідка
Площа плоских фігур
Протягом багатьох років площа вважалася первинним поняттям, яке не вимагає визначення. Основним завданням математиків було обчислення площі, при цьому їм були відомі основні її властивості. У Стародавньому Єгипті використовувались точні правила обчислення площі прямокутників, прямокутних трикутників і трапецій, площа довільного чотирикутника визначалась приблизно як добуток півсум пар протилежних сторін. Застосування такої наближеної формули пов'язане з тим, що ділянки, площу яких треба було визначити, були в основному близькими до прямокутних і похибка у такому випадку залишалась невеликою. Історик математики А. П. Юшкевич припускає, що єгиптяни могли і не знати, що користуються наближеною формулою. У задачі 50 папірусу Рінда використовується формула обчислення площі круга, яка вважалась рівною площі квадрата зі стороною, рівною 8/9 діаметра круга. Такими ж формулами користувались і у Вавилоні, однак для площі круга наближення було менш точним. Крім того, вавилоняни могли наближено обчислити площі правильних п'яти-, шести- і семикутника зі стороною рівною одиниці. У шістдесятковій системі їм відповідали 1,40, 2,37,20 і 3,41, відповідно.
Основним прийомом обчислення площі при цьому була побудова квадрата, площа якого дорівнює площі заданої багатокутної фігурі, зокрема у книзі I «Начал» Евкліда, що присвячена планіметрії прямолінійних фігур, доводиться, що трикутник є рівновеликим половині прямокутника, що має з ним одинакові основи і висоту. Метод розкладання, що ґрунтувався на тому, що дві рівноскладені фігури є рівновеликими, дозволяв також обчислити площі паралелограмів й довільних многокутників.
Наступним кроком було обчислення площ круга, кругового сектора, лунок та інших фігур. Основу обчислень при цьому становив метод вичерпування многокутниками, з якого бере початок . Метод полягає у побудові послідовності площ, які при поступовому нарощуванні «вичерпують» площу, що розглядається. Метод вичерпування, який отримав свою назву лише у XVII столітті, ґрунтується на аксіомі неперервності Евдокса — Архімеда, авторство якої приписується Евдоксу Кнідському, котрий за її допомогою показав, що площі кругів відносяться одна до одної як квадрати їх діаметрів. Метод описаний у «Началах» Евкліда: аксіома Евдокса сформульована у книзі V, а сам метод вичерпування і відношення, що ґрунтуються на ньому — у книзі XII. Більшої досконалості у застосуванні методу досягнув Архімед, котрий за його допомогою вирахував площу сегмента параболи та площу поверхні сфери. Праця Архімеда «Про спіралі» містить багато тверджень, що стосуються площ різних витків спіралі та їх співвідношень. Архімеду належить ідея використання площ або об'ємів як вписаних, так і описаних фігур для визначення величини заданої площі чи об'єму.
У Стародавній Індії на початках користувались тією ж формулою для обчислення площ чотирикутників, що й єгиптяни та греки. Брамагупта використовував формулу для обчислення площі чотирикутників, виражену через їх півпериметр, що давала вірне значення для вписаного у коло чотирикутника. Формули обчислення площі зазвичай не доводились, але демонструвались з наочними рисунками. Формула Брамагупти є аналогом формули Герона для площі трикутника, яку той навів у своїй «Метриці».
Розвиток та узагальнення методу вичерпування відбулися лише у XVII столітті. У 1604 році у праці «Три книги про центр тяжіння тіл» (італ. Luca Valerio 1552—1618) широко використовує теорему, за якою різниця між площами вписаної і описаної фігур, складених з паралелограмів можна зробити меншою від будь-якої заданої площі. Справжній прорив було зроблено Й. Кеплером, якому для астрономічних розрахунків потрібно було вміти обчислювати площу еліпса. Кеплер розглядав площу як «суму ліній» і, розліновуючи еліпс з кроком у один градус, показав, що . Б. Кавальєрі, обґрунтовуючи схожий метод, названий «методом неподільних», порівнював площі плоских фігур, використовуючи перетин фігур паралельними прямими. Застосування первісної для знаходження площі плоскої фігури є найуніверсальнішим методом. За допомогою первісної доводиться принцип Кавальєрі, за яким дві плоскі фігури мають однакову площу, якщо при перетині кожної з них прямою, паралельною до фіксованої, отримуються відрізки однакової довжини. Принцип був відомий задовго до формування інтегрального числення.
Площа поверхонь
Обчисленням площ кривих поверхонь займався Архімед, визначивши, зокрема, площу поверхні кулі . У загальному випадку для визначення площі поверхні неможливо скористатися а ні розгорткою (не підходить для сфери), а ні наближенням багатогранними поверхнями (аналогом методу вичерпування). Останнє продемонстрував Г. Шварц, побудувавши для бічної поверхні циліндра послідовності, які приводять до різних результатів (так званий ).
Загальний прийом обчислення площі поверхні на рубежі XIX—XX століть запропонував Г. Мінковський, який для кожної поверхні будував «огортальний шар» малої сталої товщини, тоді площа поверхні буде приблизно рівною об'єму цього шару, поділеному на його товщину. Граничне значення цього відношення при товщині шару, що прямує до нуля дає точне значення площі. Однак, для площі за Мінковським не завжди виконується властивість адитивності. Узагальнення даного визначення приводить до поняття лінії за Мінковським.
Площа в аналітичній геометрії
Аналітична геометрія дозволяє розв'язувати геометричні задачі алгебраїчними методами, оперуючи такими поняттями як система координат, вектор тощо. Площина в тривимірному просторі має дві поверхні. Площі цих двох поверхонь позначаються із протилежними знаками. Оскільки орієнтація поверхні задається вектором нормалі до неї, то площу теж визначають як вектор, колінеарний нормалі до поверхні.
Наприклад, для паралелограма, побудованого на векторах та площа визначається як векторний добуток:
- .
При зміні порядку множників у цій формулі, міняє знак, що відповідає нормалям до двох різних боків поверхні. Як добуток двох векторів є псевдовектором — при зміні напрямку кожного із векторів та на протилежний, напрямку не міняє.
Площа в математичному аналізі
Математичний аналіз надає широкі можливості для обчислення площ криволінійних фігур. Поняття інтеграла, яке має широке застосування і в інших галузях, має просту інтерпретацію, як площа криволінійної фігури обмеженої підінтегральною функцією, віссю абсцис і двома прямими, паралельними осі ординат:
- .
Оскільки функція може мати як додатні, так і від'ємні значення на інтервалі [a, b], то інтеграл теж може бути додатнім або від'ємним. Для того, щоб отримати площу фігури в її геометричному сенсі потрібно інтегрувати абсолютну величину функції:
- .
Виходячи з цього означення, площу між двома графіками функцій можна знайти як інтегралів однієї функції, f(x), мінус інтеграл іншої функції, g(x).
- .
Площу криволінійної фігури, обмеженої функцією , вираженою в полярних координатах, знаходять за формулою
- .
Площу обмежену параметричною кривою з кінцевими точками знаходять за теоремою Гріна криволінійним інтегралом
Водночас, ця формула є z-координатою векторного добутку:
В цій формулі крапка над означає похідну.
Для поверхні у тривимірному просторі, заданої функцією над деякою областю (або є проєкцією поверхні на площину ):
Корисні рівняння
Поширені рівняння для обчислення площі планіметричних фігур
Фігура | Рівняння | Змінні |
---|---|---|
Квадрат | — довжина сторони квадрата. | |
Правильний трикутник | — довжина сторони трикутника. | |
Правильний шестикутник | — довжина сторони шестикутника. | |
Правильний восьмикутник | — довжина сторони восьмикутника | |
Правильний багатокутник | — периметр, а — кількість сторін. | |
Правильний багатокутник (кути в градусах) | — периметр, а — кількість сторін. | |
Прямокутний трикутник | і — катети трикутника. | |
Довільний трикутник | — сторона трикутника, — висота, проведена до цієї сторони. | |
, — будь-які дві сторони, — кут між ними. | ||
(формула Герона) | , , — сторони трикутника, — півпериметр . | |
у випадку обходу вершин трикутника за годинниковою стрілкою отримаємо додатний результат, інакше від'ємний. | ||
Прямокутник | та — довжини сторін прямокутника (його довжина та ширина). | |
Паралелограм | та — довжина сторони та опущеної на неї висоти відповідно. | |
і — сусідні сторони паралелограма, — кут між ними. | ||
Ромб | та — довжини діагоналей ромба | |
Трапеція | та — паралельні сторони а — відстань між ними (висота трапеції) | |
Довільний чотирикутник | (формула Брамагупти) | , , , — сторони чотирикутника, — його півпериметр, — півсума протилежних кутів кутів чотирикутника |
Довільний многокутник (опуклий і неопуклий) | (метод трапецій) | — координати вершин многокутника за порядком їх обходу, замикаючи останню з першою: ; при наявності отворів напрям їх обходу — протилежний до напряму обходу зовнішньої границі многокутника |
Еліпс | та — довжини малої та великої півосей відповідно |
Формули для обчислення площі поверхні тіл у просторі
Тіло | Рівняння | Змінні |
---|---|---|
Повна площа поверхні циліндра | та — радіус та висота відповідно. | |
Площа бічної поверхні циліндра | та — радіус та висота відповідно. | |
Повна площа конуса | та — радіус та висота бічної поверхні відповідно. | |
Площа бічної поверхні конуса | та — радіус та твірна бічної поверхні відповідно. | |
Площа поверхні сфери (кулі) | або | та радіус та діаметр, відповідно. |
Наведені вище формули призначені для обчислення площі багатьох фігур.
Формули для обчислення площі круга, його частин, описаних і вписаних у коло фігур
Фігура | Рівняння | Змінні |
---|---|---|
Круг | або | — радіус, а — діаметр круга. |
Сектор круга | — радіус круга, — центральний кут сектора (в радіанах). | |
Сегмент круга | — радіус круга, — центральний кут сегмента (в радіанах). | |
Трикутник, вписаний у коло | , , — сторони трикутника, — радіус описаного кола. | |
Довільний багатокутник, описаний навколо кола | — радіус кола, вписаного в багатокутник, а — периметр багатокутника. |
Вимірювання площ
Прилад, що слугує для простого механічного визначення площ (інтегрування) плоских замкнутих контурів носить назву планіметр.
Найбільше використовувалась одна з можливих реалізацій даного приладу — планіметр Амслера-Кораді, фактично є частковим випадком аналогового обчислювального пристрою. Основними частинами найпоширенішого планіметра є обвідний важіль з штифтом, який обводить контур фігури і лічильний механізм, що, фіксуючи переміщення штифта, вказує шукану величину площі.
Одиниці вимірювання площ
Метричні одиниці
- Квадратний кілометр, 1 км² = 1 000 000 м²;
- Гектар, 1 га = 10 000 м²;
- Ар (сотка), 1а = 100 м²;
- Квадратний метр, похідна одиниця системи SI;
- Квадратний сантиметр, 1 см² = 0,0001 м²;
- , 1 мм² = 0,000 001 м².
Британські/американські одиниці
- Квадратний дюйм, 1 in² = 0,000645 м²;
- Квадратний фут, 1 ft² = 144 in² = 0,09 м²;
- Квадратний ярд, 1 yr² = 9 ft² = 0,84 м²;
- 1 квадратна миля = 2589987,83 м² = 2,59 км².
Стародавні одиниці
- Морг (Середньовічна Європа), найчастіше 1 морг = 0,57 га = 5700 м² (прусський морг — 0,2553 га)
- Дуньом (Османська імперія), 1 дунам = 919,3 м²
- Арура (Стародавній Єгипет), 1 арура = 2735,29 м²
- Плефр (Візантія), 1 плефр = 1261,9 м²
- Унція (Римська імперія), 1 унція = 209,91 м²
- Югер (Римська імперія)), 1 югер = 12 унцій = 2519 м²
- Центурія (Римська імперія), 1 центурія = 200 югерів = 503800 м².
Площі деяких об'єктів
Об'єкт | Площа у квадратних метрах |
---|---|
Ядерна пора | 2×10-14 |
Бактерія E. coli | 6×10-12 |
Піксель у LCD дісплеї 3D-окулярів | 7×10-11 |
Переріз людської волосини | 5×10-9 |
Центральна ямка ока | 9×10-8 |
Дірка від діркопробивача | 4×10-5 |
Поштова марка | 5×10-4 |
Кредитна картка | 4,6×10-3 |
Лист А4 | 0,0625 |
Баскетбольний м'яч | 0,18 |
Середня площа людини | 1,73 |
Легені людини | 70 |
Футбольне поле | 7140 |
Майдан Свободи (Харків) | 119 000 |
Ватикан | 440 000 |
Монако | 2×106 |
Шпола (17000 жителів) | 6,1×107 |
Київ | 8,4×108 |
Озеро Сиваш | 4×109 |
Чернівецька область | 8×109 |
Шрі-Ланка | 6,5×1010 |
Україна | 6×1011 |
Римська імперія (максимальна площа) | 5×1012 |
Місяць | 3,7×1013 |
Земля | 5,1×1014 |
Нептун | 7,6×1015 |
Юпітер | 6,1×1016 |
Сонце | 6,1×1018 |
Альдебаран | 11,8×1021 |
Бетельгейзе | 4,8×1024 |
UY Щита | 1,8×1025 |
Площа, що замітається Плутоном при переміщенні по орбіті | 1,1×1026 |
Хмара Оорта | 5,1×1032 |
Чумацький Шлях (приблизна площа галактичного диску) | 5,1×1032 |
Див. також
Примітки
- «Площа» [ 26 березня 2017 у Wayback Machine.] // Українська радянська енциклопедія : у 12 т. / гол. ред. М. П. Бажан ; редкол.: О. К. Антонов та ін. — 2-ге вид. — К. : Головна редакція УРЕ, 1974–1985.
- ДСТУ 3651.1-97 Похідні одиниці фізичних величин міжнародної системи одиниць та позасистемні одиниці. Основні поняття, назви та позначення.
- Bureau international des poids et mesures (2006). (PDF). 8th ed. Архів оригіналу (PDF) за 5 листопада 2013. Процитовано 13 лютого 2008. Chapter 5. (англ.)
- Энциклопедия элементарной математики, кн. 5, 1966, с. 7—13.
- Площадь // Математическая энциклопедия (в 5 томах). — М. : Советская Энциклопедия, 1982. — Т. 4.
- История математики, т. I, 1970, с. 30—32.
- История математики, т. I, 1970, с. 47—53.
- История математики, т. I, 1970, с. 111—114.
- Болтянский В. О понятиях площади и объёма. [ 5 травня 2017 у Wayback Machine.] Квант, № 5, 1977, c.2—9
- Исчерпывания метод // Математическая энциклопедия (в 5 томах). — М. : Советская Энциклопедия, 1982. — Т. 2.
- История математики, т. I, 1970, с. 101—105.
- Boyer & Merzbach, 2010, с. 127—128.
- История математики, т. I, 1970, с. 117—124.
- История математики, т. I, 1970, с. 197—198.
- Boyer & Merzbach, 2010, с. 172, 219.
- История математики, т. II, 1970, с. 131—135.
- История математики, т. II, 1970, с. 166—171.
- История математики, т. II, 1970, с. 174—181.
- Дубровский В. Н. В поисках определения площади поверхности [ 27 червня 2017 у Wayback Machine.] // Квант. — 1978. № 5. — С.31—34.
- Дубровский В. Н. Площадь поверхности по Минковскому [ 15 лютого 2017 у Wayback Machine.] // Квант. — 1979. № 4. — С.33—35.
- Мышкис А. Д. (1973). Лекции по Высшей Математике.
- «Планіметр» [ 26 березня 2017 у Wayback Machine.]// Українська радянська енциклопедія : у 12 т. / гол. ред. М. П. Бажан ; редкол.: О. К. Антонов та ін. — 2-ге вид. — К. : Головна редакція УРЕ, 1974–1985.
- Bureau International des Poids et Mesures Resolution 12 of the 11th meeting of the CGPM (1960) [ 28 липня 2012 у Wayback Machine.], retrieved 15 July 2012
- Gateway to the Nucleus [ 2013-08-22 у Wayback Machine.](англ.)
- []
- (англ.)
- DPI Calculator [ 17 липня 2020 у Wayback Machine.](англ.)
- The Average Body Surface Area of Adult Cancer Patients in the UK: A Multicentre Retrospective Study [ 3 березня 2022 у Wayback Machine.](англ.)
- Lung Surfactants: Basic Science and Clinical Applications [ 22 липня 2020 у Wayback Machine.](англ.)
- East-West Orientation of Historical Empires and Modern States [Архівовано 17 травня 2016 у Portugese Web Archive](англ.)
- The Milky Way [ 10 серпня 2015 у Wayback Machine.](англ.)
Джерела
- Борисенко О. А. Диференціальна геометрія і топологія: Навч. посібник для студ. — Харків : Основа, 1995. — 304 с. — .
- Геометрия // Энциклопедия элементарной математики / Под редакцией П. С. Александрова, А. И. Маркушевича и А. Я. Хинчина. — М. : Наука, 1966. — Т. 5. — 624 с.(рос.)
- Григорій Михайлович Фіхтенгольц. Курс диференціального та інтегрального числення. — 2024. — 2100+ с.(укр.)
- С древнейших времён до начала Нового времени // История математики: в 3 т / Под редакцией А. П. Юшкевича. — М. : Наука, 1970. — Т. 1. — 352 с.(рос.)
- Математика XVII столетия // История математики: в 3 т / Под редакцией А. П. Юшкевича. — М. : Наука, 1970. — Т. 2. — 300 с.(рос.)
- Boyer C. B., Merzbach U. C. — John Wiley & Sons, 2010. — 640 с. з джерела 9 липня 2019(англ.)
Посилання
- Обчислення площ плоских фігур // Вища математика в прикладах і задачах / Клепко В.Ю., Голець В.Л.. — 2-ге видання. — К. : Центр учбової літератури, 2009. — С. 425. — 594 с.
Вікісховище має мультимедійні дані за темою: Площа |
- Формули площі геометричних фігур [ 28 квітня 2017 у Wayback Machine.] на сайті «OnlineMSchool»
- Гейдман Б. П. Площади многоугольников [ 10 червня 2017 у Wayback Machine.]. — М.: МЦНМО, 2001 — 24 с. — (Библиотека «Математическое просвещение», выпуск 9). — .
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
U Vikipediyi ye statti pro inshi znachennya cogo termina Plosha znachennya Plo sha fizichna velichina sho viznachaye rozmir poverhni odna z osnovnih vlastivostej geometrichnih figur u matematici rozglyadayetsya yak mira mnozhini tochok yaki zajmayut poverhnyu abo yakus yiyi chastinu Istorichno obchislennya ploshi nazivalosya kvadraturoyu Figura sho maye ploshu nazivayetsya kvadrovanoyu Ploshu neskladnih geometrichnih figur viznachayut pidrahovuyuchi kilkist odinichnih kvadrativ yakimi figuri mozhna pokriti Figuri sho mayut odnakovu ploshu nazivayut rivnovelikimi PloshaPryamokutnik iz rozmirami storin 5x4 maye ploshu 20Simvoli S abo AOdinici vimiryuvannyaSI m2SGS sm2Rozmirnist L2 Plosha u Vikishovishi Zagalnij metod obchislennya ploshi geometrichnih figur nadalo integralne chislennya Uzagalnennyam ponyattya ploshi stala teoriya miri mnozhini yaka ye pridatnoyu dlya shirshogo klasu geometrichnih ob yektiv Plosha u sistemi SI vimiryuyetsya u m metrah kvadratnih Ploshu zavedeno poznachati velikoyu latinskoyu literoyu S u anglomovnij literaturi velikoyu latinskoyu literoyu A vid angl area Formalne viznachennyaMnozhina vimirna za Zhordanom yaksho vnutrishnya mira Zhordana dorivnyuye zovnishnij miri Zhordana Plosheyu v planimetriyi mozhe nazvatisya bud yaka velichina yaka zadovolnyaye umovam vona dodatno viznachena tobto ne mensha vid nulya vona aditivna plosha ob yednannya dvoh figur sho ne peretinayutsya dorivnyuye sumi plosh cih dvoh figur u kongruentnih figur plosha odnakova dlya kvadrata zi storonoyu 1 vona prijmayetsya rivnoyu 1 Z danogo viznachennya ploshi viplivaye yiyi monotonnist tobto plosha chastini figuri ye menshoyu vid ploshi vsiyeyi figuri Spochatku viznachennya ploshi bulo sformulovane dlya mnogokutnikiv zgodom vono bulo rozshirene na kvadrovani figuri Kvadrovanoyu nazivayetsya taka figura yaku mozhna vpisati u mnogokutnik i u yaku mozhna vpisati mnogokutnik prichomu ploshi oboh mnogokutnikiv riznyatsya na dovilno malu velichinu Taki figuri nazivayut takozh vimirnimi za Zhordanom Dlya figur na ploshini yaki ne skladayutsya z ciloyi kilkosti odinichnih kvadrativ a takozh dlya trivimirnih poverhon plosha viznachayetsya za dopomogoyu granichnogo perehodu Istorichna dovidkaPlosha ploskih figur Protyagom bagatoh rokiv plosha vvazhalasya pervinnim ponyattyam yake ne vimagaye viznachennya Osnovnim zavdannyam matematikiv bulo obchislennya ploshi pri comu yim buli vidomi osnovni yiyi vlastivosti U Starodavnomu Yegipti vikoristovuvalis tochni pravila obchislennya ploshi pryamokutnikiv pryamokutnih trikutnikiv i trapecij plosha dovilnogo chotirikutnika viznachalas priblizno yak dobutok pivsum par protilezhnih storin Zastosuvannya takoyi nablizhenoyi formuli pov yazane z tim sho dilyanki ploshu yakih treba bulo viznachiti buli v osnovnomu blizkimi do pryamokutnih i pohibka u takomu vipadku zalishalas nevelikoyu Istorik matematiki A P Yushkevich pripuskaye sho yegiptyani mogli i ne znati sho koristuyutsya nablizhenoyu formuloyu U zadachi 50 papirusu Rinda vikoristovuyetsya formula obchislennya ploshi kruga yaka vvazhalas rivnoyu ploshi kvadrata zi storonoyu rivnoyu 8 9 diametra kruga Takimi zh formulami koristuvalis i u Vaviloni odnak dlya ploshi kruga nablizhennya bulo mensh tochnim Krim togo vavilonyani mogli nablizheno obchisliti ploshi pravilnih p yati shesti i semikutnika zi storonoyu rivnoyu odinici U shistdesyatkovij sistemi yim vidpovidali 1 40 2 37 20 i 3 41 vidpovidno Osnovnim prijomom obchislennya ploshi pri comu bula pobudova kvadrata plosha yakogo dorivnyuye ploshi zadanoyi bagatokutnoyi figuri zokrema u knizi I Nachal Evklida sho prisvyachena planimetriyi pryamolinijnih figur dovoditsya sho trikutnik ye rivnovelikim polovini pryamokutnika sho maye z nim odinakovi osnovi i visotu Metod rozkladannya sho gruntuvavsya na tomu sho dvi rivnoskladeni figuri ye rivnovelikimi dozvolyav takozh obchisliti ploshi paralelogramiv j dovilnih mnogokutnikiv Nastupnim krokom bulo obchislennya plosh kruga krugovogo sektora lunok ta inshih figur Osnovu obchislen pri comu stanoviv metod vicherpuvannya mnogokutnikami z yakogo bere pochatok Metod polyagaye u pobudovi poslidovnosti plosh yaki pri postupovomu naroshuvanni vicherpuyut ploshu sho rozglyadayetsya Metod vicherpuvannya yakij otrimav svoyu nazvu lishe u XVII stolitti gruntuyetsya na aksiomi neperervnosti Evdoksa Arhimeda avtorstvo yakoyi pripisuyetsya Evdoksu Knidskomu kotrij za yiyi dopomogoyu pokazav sho ploshi krugiv vidnosyatsya odna do odnoyi yak kvadrati yih diametriv Metod opisanij u Nachalah Evklida aksioma Evdoksa sformulovana u knizi V a sam metod vicherpuvannya i vidnoshennya sho gruntuyutsya na nomu u knizi XII Bilshoyi doskonalosti u zastosuvanni metodu dosyagnuv Arhimed kotrij za jogo dopomogoyu virahuvav ploshu segmenta paraboli ta ploshu poverhni sferi Pracya Arhimeda Pro spirali mistit bagato tverdzhen sho stosuyutsya plosh riznih vitkiv spirali ta yih spivvidnoshen Arhimedu nalezhit ideya vikoristannya plosh abo ob yemiv yak vpisanih tak i opisanih figur dlya viznachennya velichini zadanoyi ploshi chi ob yemu U Starodavnij Indiyi na pochatkah koristuvalis tiyeyu zh formuloyu dlya obchislennya plosh chotirikutnikiv sho j yegiptyani ta greki Bramagupta vikoristovuvav formulu dlya obchislennya ploshi chotirikutnikiv virazhenu cherez yih pivperimetr sho davala virne znachennya dlya vpisanogo u kolo chotirikutnika Formuli obchislennya ploshi zazvichaj ne dovodilis ale demonstruvalis z naochnimi risunkami Formula Bramagupti ye analogom formuli Gerona dlya ploshi trikutnika yaku toj naviv u svoyij Metrici Rozvitok ta uzagalnennya metodu vicherpuvannya vidbulisya lishe u XVII stolitti U 1604 roci u praci Tri knigi pro centr tyazhinnya til ital Luca Valerio 1552 1618 shiroko vikoristovuye teoremu za yakoyu riznicya mizh ploshami vpisanoyi i opisanoyi figur skladenih z paralelogramiv mozhna zrobiti menshoyu vid bud yakoyi zadanoyi ploshi Spravzhnij proriv bulo zrobleno J Keplerom yakomu dlya astronomichnih rozrahunkiv potribno bulo vmiti obchislyuvati ploshu elipsa Kepler rozglyadav ploshu yak sumu linij i rozlinovuyuchi elips z krokom u odin gradus pokazav sho 0fsin xdx 1 cos f displaystyle int limits 0 varphi sin xdx 1 cos varphi B Kavalyeri obgruntovuyuchi shozhij metod nazvanij metodom nepodilnih porivnyuvav ploshi ploskih figur vikoristovuyuchi peretin figur paralelnimi pryamimi Zastosuvannya pervisnoyi dlya znahodzhennya ploshi ploskoyi figuri ye najuniversalnishim metodom Za dopomogoyu pervisnoyi dovoditsya princip Kavalyeri za yakim dvi ploski figuri mayut odnakovu ploshu yaksho pri peretini kozhnoyi z nih pryamoyu paralelnoyu do fiksovanoyi otrimuyutsya vidrizki odnakovoyi dovzhini Princip buv vidomij zadovgo do formuvannya integralnogo chislennya Plosha poverhon Obchislennyam plosh krivih poverhon zajmavsya Arhimed viznachivshi zokrema ploshu poverhni kuli U zagalnomu vipadku dlya viznachennya ploshi poverhni nemozhlivo skoristatisya a ni rozgortkoyu ne pidhodit dlya sferi a ni nablizhennyam bagatogrannimi poverhnyami analogom metodu vicherpuvannya Ostannye prodemonstruvav G Shvarc pobuduvavshi dlya bichnoyi poverhni cilindra poslidovnosti yaki privodyat do riznih rezultativ tak zvanij Zagalnij prijom obchislennya ploshi poverhni na rubezhi XIX XX stolit zaproponuvav G Minkovskij yakij dlya kozhnoyi poverhni buduvav ogortalnij shar maloyi staloyi tovshini todi plosha poverhni bude priblizno rivnoyu ob yemu cogo sharu podilenomu na jogo tovshinu Granichne znachennya cogo vidnoshennya pri tovshini sharu sho pryamuye do nulya daye tochne znachennya ploshi Odnak dlya ploshi za Minkovskim ne zavzhdi vikonuyetsya vlastivist aditivnosti Uzagalnennya danogo viznachennya privodit do ponyattya liniyi za Minkovskim Plosha v analitichnij geometriyiAnalitichna geometriya dozvolyaye rozv yazuvati geometrichni zadachi algebrayichnimi metodami operuyuchi takimi ponyattyami yak sistema koordinat vektor tosho Ploshina v trivimirnomu prostori maye dvi poverhni Ploshi cih dvoh poverhon poznachayutsya iz protilezhnimi znakami Oskilki oriyentaciya poverhni zadayetsya vektorom normali do neyi to ploshu tezh viznachayut yak vektor kolinearnij normali do poverhni Napriklad dlya paralelograma pobudovanogo na vektorah a displaystyle mathbf a ta b displaystyle mathbf b plosha viznachayetsya yak vektornij dobutok S a b displaystyle mathbf S mathbf a times mathbf b Pri zmini poryadku mnozhnikiv u cij formuli S displaystyle mathbf S minyaye znak sho vidpovidaye normalyam do dvoh riznih bokiv poverhni Yak dobutok dvoh vektoriv S displaystyle mathbf S ye psevdovektorom pri zmini napryamku kozhnogo iz vektoriv a displaystyle mathbf a ta b displaystyle mathbf b na protilezhnij S displaystyle mathbf S napryamku ne minyaye Plosha v matematichnomu analiziPloshu mizh dvoma grafikami mozhna znajti yak riznicyu integraliv vidpovidnih funkcij Matematichnij analiz nadaye shiroki mozhlivosti dlya obchislennya plosh krivolinijnih figur Ponyattya integrala yake maye shiroke zastosuvannya i v inshih galuzyah maye prostu interpretaciyu yak plosha krivolinijnoyi figuri obmezhenoyi pidintegralnoyu funkciyeyu vissyu abscis i dvoma pryamimi paralelnimi osi ordinat S abf x dx displaystyle S int a b f x dx Oskilki funkciya f x displaystyle f x mozhe mati yak dodatni tak i vid yemni znachennya na intervali a b to integral tezh mozhe buti dodatnim abo vid yemnim Dlya togo shob otrimati ploshu figuri v yiyi geometrichnomu sensi potribno integruvati absolyutnu velichinu funkciyi S ab f x dx displaystyle S int a b f x dx Vihodyachi z cogo oznachennya ploshu mizh dvoma grafikami funkcij mozhna znajti yak integraliv odniyeyi funkciyi f x minus integral inshoyi funkciyi g x S ab f x g x dx displaystyle S int a b f x g x dx Ploshu krivolinijnoyi figuri obmezhenoyi funkciyeyu r r f displaystyle r r varphi virazhenoyu v polyarnih koordinatah znahodyat za formuloyu S 12 02pr2df displaystyle S 1 over 2 int 0 2 pi r 2 d varphi Ploshu obmezhenu parametrichnoyu krivoyu u t x t y t displaystyle mathbf u t x t y t z kincevimi tochkami u t0 u t1 displaystyle mathbf u t 0 mathbf u t 1 znahodyat za teoremoyu Grina krivolinijnim integralom t0t1xy dt t0t1yx dt 12 t0t1 xy yx dt displaystyle oint t 0 t 1 x dot y dt oint t 0 t 1 y dot x dt 1 over 2 oint t 0 t 1 x dot y y dot x dt Vodnochas cya formula ye z koordinatoyu vektornogo dobutku 12 t0t1u u dt displaystyle 1 over 2 oint t 0 t 1 mathbf u times dot mathbf u dt V cij formuli krapka nad u displaystyle mathbf u oznachaye pohidnu Dlya poverhni W displaystyle Omega u trivimirnomu prostori zadanoyi funkciyeyu z z x y displaystyle z z x y nad deyakoyu oblastyu W displaystyle Omega abo W displaystyle Omega ye proyekciyeyu poverhni W displaystyle Omega na ploshinu xOy displaystyle xOy S WdW W 1 z x 2 z y 2dxdy displaystyle S iint limits Omega d Omega iint limits Omega sqrt 1 left frac partial z partial x right 2 left frac partial z partial y right 2 dxdy Korisni rivnyannyaPoshireni rivnyannya dlya obchislennya ploshi planimetrichnih figur Figura Rivnyannya ZminniKvadrat s2 displaystyle s 2 s displaystyle s dovzhina storoni kvadrata Pravilnij trikutnik 34s2 displaystyle frac sqrt 3 4 s 2 s displaystyle s dovzhina storoni trikutnika Pravilnij shestikutnik 332s2 displaystyle frac 3 sqrt 3 2 s 2 s displaystyle s dovzhina storoni shestikutnika Pravilnij vosmikutnik 2 1 2 s2 displaystyle 2 1 sqrt 2 s 2 s displaystyle s dovzhina storoni vosmikutnikaPravilnij bagatokutnik P2 n4 tan p n displaystyle frac P 2 n 4 cdot tan pi n P displaystyle P perimetr a n displaystyle n kilkist storin Pravilnij bagatokutnik kuti v gradusah P2 n4 tan 180 n displaystyle frac P 2 n 4 cdot tan 180 circ n P displaystyle P perimetr a n displaystyle n kilkist storin Pryamokutnij trikutnik ab2 displaystyle frac ab 2 a displaystyle a i b displaystyle b kateti trikutnika Dovilnij trikutnik 12ah displaystyle frac 1 2 ah a displaystyle a storona trikutnika h displaystyle h visota provedena do ciyeyi storoni 12absin a displaystyle frac 1 2 ab sin alpha a displaystyle a b displaystyle b bud yaki dvi storoni a displaystyle alpha kut mizh nimi p p a p b p c displaystyle sqrt p p a p b p c formula Gerona a displaystyle a b displaystyle b c displaystyle c storoni trikutnika p displaystyle p pivperimetr p a b c2 displaystyle left p frac a b c 2 right 12 x0y01x1y11x2y21 displaystyle frac 1 2 begin vmatrix x 0 amp y 0 amp 1 x 1 amp y 1 amp 1 x 2 amp y 2 amp 1 end vmatrix u vipadku obhodu vershin trikutnika za godinnikovoyu strilkoyu otrimayemo dodatnij rezultat inakshe vid yemnij Pryamokutnik ab displaystyle ab a displaystyle a ta b displaystyle b dovzhini storin pryamokutnika jogo dovzhina ta shirina Paralelogram ah displaystyle ah a displaystyle a ta h displaystyle h dovzhina storoni ta opushenoyi na neyi visoti vidpovidno absin a displaystyle ab sin alpha a displaystyle a i b displaystyle b susidni storoni paralelograma a displaystyle alpha kut mizh nimi Romb 12cd displaystyle frac 1 2 cd c displaystyle c ta d displaystyle d dovzhini diagonalej rombaTrapeciya 12 a b h displaystyle frac 1 2 a b h a displaystyle a ta b displaystyle b paralelni storoni a h displaystyle h vidstan mizh nimi visota trapeciyi Dovilnij chotirikutnik p a p b p c p d abcdcos2 a displaystyle sqrt p a p b p c p d abcd cos 2 alpha formula Bramagupti a displaystyle a b displaystyle b c displaystyle c d displaystyle d storoni chotirikutnika p displaystyle p jogo pivperimetr a displaystyle alpha pivsuma protilezhnih kutiv kutiv chotirikutnikaDovilnij mnogokutnik opuklij i neopuklij 12 i 1n xi 1 xi yi 1 yi displaystyle frac 1 2 left sum i 1 n x i 1 x i y i 1 y i right metod trapecij xi yi displaystyle x i y i koordinati vershin mnogokutnika za poryadkom yih obhodu zamikayuchi ostannyu z pershoyu xn 1 yn 1 x1 y1 displaystyle x n 1 y n 1 x 1 y 1 pri nayavnosti otvoriv napryam yih obhodu protilezhnij do napryamu obhodu zovnishnoyi granici mnogokutnikaElips pab displaystyle pi ab a displaystyle a ta b displaystyle b dovzhini maloyi ta velikoyi pivosej vidpovidnoFormuli dlya obchislennya ploshi poverhni til u prostori Tilo Rivnyannya ZminniPovna plosha poverhni cilindra 2pr2 2prh displaystyle 2 pi r 2 2 pi rh r displaystyle r ta h displaystyle h radius ta visota vidpovidno Plosha bichnoyi poverhni cilindra 2prh displaystyle 2 pi rh r displaystyle r ta h displaystyle h radius ta visota vidpovidno Povna plosha konusa pr l r displaystyle pi r l r r displaystyle r ta l displaystyle l radius ta visota bichnoyi poverhni vidpovidno Plosha bichnoyi poverhni konusa prl displaystyle pi rl r displaystyle r ta l displaystyle l radius ta tvirna bichnoyi poverhni vidpovidno Plosha poverhni sferi kuli 4pr2 displaystyle 4 pi r 2 abo pd2 displaystyle pi d 2 r displaystyle r ta d displaystyle d radius ta diametr vidpovidno Navedeni vishe formuli priznacheni dlya obchislennya ploshi bagatoh figur Formuli dlya obchislennya ploshi kruga jogo chastin opisanih i vpisanih u kolo figur Figura Rivnyannya ZminniKrug pr2 displaystyle pi r 2 abo pd24 displaystyle frac pi d 2 4 r displaystyle r radius a d displaystyle d diametr kruga Sektor kruga ar22 displaystyle frac alpha r 2 2 r displaystyle r radius kruga a displaystyle alpha centralnij kut sektora v radianah Segment kruga r22 a sin a displaystyle frac r 2 2 alpha sin alpha r displaystyle r radius kruga a displaystyle alpha centralnij kut segmenta v radianah Trikutnik vpisanij u kolo abc4R displaystyle frac abc 4R a displaystyle a b displaystyle b c displaystyle c storoni trikutnika R displaystyle R radius opisanogo kola Dovilnij bagatokutnik opisanij navkolo kola 12Pr displaystyle frac 1 2 Pr r displaystyle r radius kola vpisanogo v bagatokutnik a P displaystyle P perimetr bagatokutnika Vimiryuvannya ploshPlanimetr Amslera Koradi u robochomu polozhenni Prilad sho sluguye dlya prostogo mehanichnogo viznachennya plosh integruvannya ploskih zamknutih konturiv nosit nazvu planimetr Najbilshe vikoristovuvalas odna z mozhlivih realizacij danogo priladu planimetr Amslera Koradi faktichno ye chastkovim vipadkom analogovogo obchislyuvalnogo pristroyu Osnovnimi chastinami najposhirenishogo planimetra ye obvidnij vazhil z shtiftom yakij obvodit kontur figuri i lichilnij mehanizm sho fiksuyuchi peremishennya shtifta vkazuye shukanu velichinu ploshi Odinici vimiryuvannya ploshMetrichni odinici V odnomu kvadratnomu santimetri mistitsya 100 kvadratnih milimetrivV odnomu kvadratnomu kilometri mistitsya 100 gektarivKvadratnij kilometr 1 km 1 000 000 m Gektar 1 ga 10 000 m Ar sotka 1a 100 m Kvadratnij metr pohidna odinicya sistemi SI Kvadratnij santimetr 1 sm 0 0001 m 1 mm 0 000 001 m Britanski amerikanski odinici Kvadratnij dyujm 1 in 0 000645 m Kvadratnij fut 1 ft 144 in 0 09 m Kvadratnij yard 1 yr 9 ft 0 84 m 1 kvadratna milya 2589987 83 m 2 59 km Starodavni odinici Morg Serednovichna Yevropa najchastishe 1 morg 0 57 ga 5700 m prusskij morg 0 2553 ga Dunom Osmanska imperiya 1 dunam 919 3 m Arura Starodavnij Yegipet 1 arura 2735 29 m Plefr Vizantiya 1 plefr 1261 9 m Unciya Rimska imperiya 1 unciya 209 91 m Yuger Rimska imperiya 1 yuger 12 uncij 2519 m Centuriya Rimska imperiya 1 centuriya 200 yugeriv 503800 m Ploshi deyakih ob yektivOb yekt Plosha u kvadratnih metrahYaderna pora 2 10 14Bakteriya E coli 6 10 12Piksel u LCD displeyi 3D okulyariv 7 10 11Pereriz lyudskoyi volosini 5 10 9Centralna yamka oka 9 10 8Dirka vid dirkoprobivacha 4 10 5Poshtova marka 5 10 4Kreditna kartka 4 6 10 3List A4 0 0625Basketbolnij m yach 0 18Serednya plosha lyudini 1 73Legeni lyudini 70Futbolne pole 7140Majdan Svobodi Harkiv 119 000Vatikan 440 000Monako 2 106Shpola 17000 zhiteliv 6 1 107Kiyiv 8 4 108Ozero Sivash 4 109Chernivecka oblast 8 109Shri Lanka 6 5 1010Ukrayina 6 1011Rimska imperiya maksimalna plosha 5 1012Misyac 3 7 1013Zemlya 5 1 1014Neptun 7 6 1015Yupiter 6 1 1016Sonce 6 1 1018Aldebaran 11 8 1021Betelgejze 4 8 1024UY Shita 1 8 1025Plosha sho zamitayetsya Plutonom pri peremishenni po orbiti 1 1 1026Hmara Oorta 5 1 1032Chumackij Shlyah priblizna plosha galaktichnogo disku 5 1 1032Div takozhPortal Matematika Plosha poverhni Metod vicherpuvannya Poverhnevij integral Princip Kavalyeri Odna soma ploshi trikutnika Najbilshij mnogokutnik odinichnogo diametraPrimitki Plosha 26 bereznya 2017 u Wayback Machine Ukrayinska radyanska enciklopediya u 12 t gol red M P Bazhan redkol O K Antonov ta in 2 ge vid K Golovna redakciya URE 1974 1985 DSTU 3651 1 97 Pohidni odinici fizichnih velichin mizhnarodnoyi sistemi odinic ta pozasistemni odinici Osnovni ponyattya nazvi ta poznachennya Bureau international des poids et mesures 2006 PDF 8th ed Arhiv originalu PDF za 5 listopada 2013 Procitovano 13 lyutogo 2008 Chapter 5 angl Enciklopediya elementarnoj matematiki kn 5 1966 s 7 13 Ploshad Matematicheskaya enciklopediya v 5 tomah M Sovetskaya Enciklopediya 1982 T 4 Istoriya matematiki t I 1970 s 30 32 Istoriya matematiki t I 1970 s 47 53 Istoriya matematiki t I 1970 s 111 114 Boltyanskij V O ponyatiyah ploshadi i obyoma 5 travnya 2017 u Wayback Machine Kvant 5 1977 c 2 9 Ischerpyvaniya metod Matematicheskaya enciklopediya v 5 tomah M Sovetskaya Enciklopediya 1982 T 2 Istoriya matematiki t I 1970 s 101 105 Boyer amp Merzbach 2010 s 127 128 Istoriya matematiki t I 1970 s 117 124 Istoriya matematiki t I 1970 s 197 198 Boyer amp Merzbach 2010 s 172 219 Istoriya matematiki t II 1970 s 131 135 Istoriya matematiki t II 1970 s 166 171 Istoriya matematiki t II 1970 s 174 181 Dubrovskij V N V poiskah opredeleniya ploshadi poverhnosti 27 chervnya 2017 u Wayback Machine Kvant 1978 5 S 31 34 Dubrovskij V N Ploshad poverhnosti po Minkovskomu 15 lyutogo 2017 u Wayback Machine Kvant 1979 4 S 33 35 Myshkis A D 1973 Lekcii po Vysshej Matematike Planimetr 26 bereznya 2017 u Wayback Machine Ukrayinska radyanska enciklopediya u 12 t gol red M P Bazhan redkol O K Antonov ta in 2 ge vid K Golovna redakciya URE 1974 1985 Bureau International des Poids et Mesures Resolution 12 of the 11th meeting of the CGPM 1960 28 lipnya 2012 u Wayback Machine retrieved 15 July 2012 Gateway to the Nucleus 2013 08 22 u Wayback Machine angl angl DPI Calculator 17 lipnya 2020 u Wayback Machine angl The Average Body Surface Area of Adult Cancer Patients in the UK A Multicentre Retrospective Study 3 bereznya 2022 u Wayback Machine angl Lung Surfactants Basic Science and Clinical Applications 22 lipnya 2020 u Wayback Machine angl East West Orientation of Historical Empires and Modern States Arhivovano 17 travnya 2016 u Portugese Web Archive angl The Milky Way 10 serpnya 2015 u Wayback Machine angl DzherelaBorisenko O A Diferencialna geometriya i topologiya Navch posibnik dlya stud Harkiv Osnova 1995 304 s ISBN 5 7768 0388 8 Geometriya Enciklopediya elementarnoj matematiki Pod redakciej P S Aleksandrova A I Markushevicha i A Ya Hinchina M Nauka 1966 T 5 624 s ros Grigorij Mihajlovich Fihtengolc Kurs diferencialnogo ta integralnogo chislennya 2024 2100 s ukr S drevnejshih vremyon do nachala Novogo vremeni Istoriya matematiki v 3 t Pod redakciej A P Yushkevicha M Nauka 1970 T 1 352 s ros Matematika XVII stoletiya Istoriya matematiki v 3 t Pod redakciej A P Yushkevicha M Nauka 1970 T 2 300 s ros Boyer C B Merzbach U C John Wiley amp Sons 2010 640 s z dzherela 9 lipnya 2019 angl PosilannyaObchislennya plosh ploskih figur Visha matematika v prikladah i zadachah Klepko V Yu Golec V L 2 ge vidannya K Centr uchbovoyi literaturi 2009 S 425 594 s Vikishovishe maye multimedijni dani za temoyu PloshaFormuli ploshi geometrichnih figur 28 kvitnya 2017 u Wayback Machine na sajti OnlineMSchool Gejdman B P Ploshadi mnogougolnikov 10 chervnya 2017 u Wayback Machine M MCNMO 2001 24 s Biblioteka Matematicheskoe prosveshenie vypusk 9 ISBN 5 900916 72 3