Соотношение

редактировать
Соотношение между двумя числами одного вида Отношение ширины к высоте телевизора стандартной четкости

В математике коэффициент указывает, сколько раз одно число содержит другое. Например, если в миске с фруктами находится восемь апельсинов и шесть лимонов, то соотношение апельсинов и лимонов будет восемь к шести (то есть 8∶6, что эквивалентно соотношению 4∶3). Точно так же соотношение лимонов к апельсинам составляет 6∶8 (или 3∶4), а соотношение апельсинов к общему количеству фруктов составляет 8∶14 (или 4∶7).

Числа в соотношении могут быть количествами любого вида, например, количеством людей или предметов, или такими, как измерения длины, веса, времени и т. Д. В большинстве случаев оба числа ограничены положительными значениями..

Соотношение может быть указано либо путем указания обоих составляющих чисел, записанных как «a to b» или «a∶b», либо путем указания только значения их частного a / b. Равные частные соответствуют равным отношениям.

Следовательно, отношение может рассматриваться как упорядоченная пара чисел, дробь с первым числом в числителе и вторым в знаменателе, или как значение, обозначенное этой дробью.. Отношения подсчетов, задаваемые (ненулевым) натуральными числами, являются рациональными числами, а иногда могут быть натуральными числами. Когда две величины измеряются одной и той же единицей измерения, как это часто бывает, их отношение составляет безразмерное число. Отношение двух величин, измеренных в разных единицах, называется скоростью.

Содержание
  • 1 Обозначения и терминология
  • 2 История и этимология
    • 2.1 Определения Евклида
  • 3 Количество терминов и использование дробей
  • 4 Пропорции и процентные соотношения
  • 5 Сокращение
  • 6 Иррациональные отношения
  • 7 Коэффициенты
  • 8 Единицы
  • 9 Треугольные координаты
  • 10 См. также
  • 11 Ссылки
  • 12 Дополнительная литература
  • 13 Внешние ссылки
Обозначения и терминология

Соотношение чисел A и B может быть выражено как:

  • отношение A к B
  • A∶B
  • A соответствует B (когда за ним следует «как C соответствует D»; см. Ниже)
  • a дробь с A в качестве числителя и B в качестве знаменателя, представляющего частное (т. Е. A, разделенное на B, или AB {\ displaystyle {\ tfrac {A} {B}}}\ tfrac { A} {B} ). Это может быть выражено в виде простой или десятичной дроби, или в процентах и ​​т. Д.

A двоеточие (:) часто используется вместо символа отношения, Unicode U + 2236 ( ∶).

Числа A и B иногда называют членами отношения, где A является антецедентом, а B является консеквентом.

Утверждение, выражающее равенство двух соотношений A ∶B и C∶D называется пропорцией, записывается как A∶B = C∶D или A∶B∷C∶D. Эта последняя форма, когда произносится или пишется на английском языке, часто выражается как

(от A до B) как (от C до D).

A, B, C и D называются терминами пропорция. A и D называются его крайностями, а B и C - его средними значениями. Равенство трех или более соотношений, например A∶B = C∶D = E∶F, называется непрерывной пропорцией .

Отношения иногда используются с тремя или даже более членами, например, пропорция для края длина «два на четыре », которая составляет десять дюймов, поэтому составляет

толщина: ширина: длина = 2: 4: 10; {\ displaystyle {\ text {Thickness: width: length}} = 2: 4: 10;}{\ displaystyle {\ text {толщина: width: length}} = 2: 4: 10;}
(неструганные измерения; первые два числа немного уменьшаются, когда древесина строгается гладко)

хорошая бетонная смесь (в единицах объема) иногда указывается как

цемент: песок: гравий = 1: 2: 4. {\ displaystyle {\ text {цемент: песок: гравий}} = 1: 2: 4.}{\ displaystyle {\ text {цемент: песок: гравий}} = 1: 2: 4.}

Для (довольно сухой) смеси из 4/1 части объема цемента и воды, можно сказать, что отношение цемента к воде составляет 4∶1, что цемента в 4 раза больше, чем воды, или что существует четверть (1/4) количества воды, чем цемента.

Смысл такой пропорции соотношений с более чем двумя членами заключается в том, что отношение любых двух членов в левой части равно отношению соответствующих двух членов в правой части.

История и этимология

Можно проследить происхождение слова «ратио» от древнегреческого λόγος (логос ). Ранние переводчики переводили это на латынь как ratio («причина»; как в слове «рациональный»). Более современная интерпретация значения Евклида больше похожа на вычисление или расчет. Средневековые писатели использовали слово proportio («пропорция») для обозначения ratio и пропорциональности («пропорциональности») для равенства соотношений.

Евклид собрал результаты, представленные в элементах из более ранних источников. пифагорейцы разработали теорию отношения и пропорции применительно к числам. Концепция числа пифагорейцев включала только то, что сегодня назвали бы рациональными числами, что ставит под сомнение обоснованность теории в геометрии, где, как также обнаружили пифагорейцы, существуют несоизмеримые отношения (соответствующие иррациональным числам ). Открытие теории соотношений, не предполагающей соизмеримости, вероятно, связано с Евдоксом Книдским. Изложение теории пропорций, представленное в Книге VII «Элементов», отражает более раннюю теорию соотношений соизмеримых.

Существование множественных теорий кажется излишне сложным для современной восприимчивости, поскольку отношения в значительной степени отождествляется с частными. Однако это сравнительно недавнее развитие, как видно из того факта, что современные учебники геометрии все еще используют четкую терминологию и обозначения для соотношений и частных. Причины этого двоякие: во-первых, было упомянутое ранее нежелание принимать иррациональные числа как истинные числа, а во-вторых, отсутствие широко используемой символики для замены уже установленной терминологии соотношений задерживало полное принятие дробей в качестве альтернативы до тех пор, пока 16 век.

Определения Евклида

Книга V Элементов Евклида содержит 18 определений, все из которых относятся к отношениям. Кроме того, Евклид использует идеи, которые были настолько распространены, что он не дал им определений. Первые два определения говорят, что часть количества - это другая величина, которая ее «измеряет», и, наоборот, кратное количество - это другая величина, которую она измеряет. В современной терминологии это означает, что кратное количество - это количество, умноженное на целое число больше единицы, а часть количества (что означает аликвотная часть ) является частью, которая при умножении на целое число больше единицы, дает количество.

Евклид не определяет термин «мера» в том смысле, в котором он здесь используется. Однако можно сделать вывод, что если величина берется за единицу измерения, а вторая величина задается как целое число этих единиц, тогда первая величина измеряет вторую. Эти определения повторяются, почти дословно, как определения 3 и 5 в книге VII.

Определение 3 описывает, что такое соотношение в целом. Он не является строгим в математическом смысле, и некоторые приписывают его редакторам Евклида, а не самому Евклиду. Евклид определяет соотношение как между двумя величинами одного и того же типа, поэтому этим определением определяются отношения двух длин или двух площадей, но не отношения длины и площади. Определение 4 делает это более строгим. В нем говорится, что существует соотношение двух величин, когда одно из них превышает другое. В современных обозначениях существует соотношение между величинами p и q, если существуют такие целые числа m и n, что mp>q и nq>p. Это состояние известно как свойство Архимеда..

Определение 5 является наиболее сложным и трудным. Он определяет, что означает равенство двух соотношений. Сегодня это можно сделать, просто заявив, что отношения равны, когда частные членов равны, но Евклид не допускал существования частных несоизмеримых, поэтому такое определение было бы бессмысленным для него. Таким образом, требуется более тонкое определение, если задействованные количества не измеряются напрямую относительно друг друга. В современных обозначениях Евклид определяет равенство следующим образом: для заданных величин p, q, r и s p∶q∷r ∶s тогда и только тогда, когда для любых натуральных чисел m и n np mq согласно nr мс соответственно. Это определение имеет сходство с Дедекинд сокращает, поскольку, когда n и q положительны, np обозначает mq, поскольку p / q обозначает рациональное число m / n (деление обоих терминов на nq).

Определение 6 говорит, что количества, имеющие одинаковое соотношение, пропорциональны или пропорциональны. Евклид использует греческое ἀναλόγον (аналог), оно имеет тот же корень, что и λόγος, и связано с английским словом «аналог».

Определение 7 определяет, что означает, что одно отношение меньше или больше другого, и основано на идеях, представленных в определении 5. В современных обозначениях говорится, что данные величины p, q, r и s, p∶q>r∶s, если существуют натуральные числа m и n, такие, что np>mq и nr≤ms.

Как и определение 3, определение 8 рассматривается некоторыми как более поздняя вставка редактора Евклида. Он определяет три члена p, q и r как пропорциональные, когда p∶q∷q∶r. Это расширяется до 4 членов p, q, r и s как p∶q∷q∶r∷r∶s и так далее. Последовательности, которые обладают тем свойством, что отношения последовательных членов равны, называются геометрическими прогрессиями. Определения 9 и 10 применяют это, говоря, что если p, q и r пропорциональны, то p∶r - это двойное отношение p∶q, а если p, q, r и s пропорциональны, то p∶s - тройное соотношение из p∶q.

Количество терминов и использование дробей

В общем, сравнение количеств отношения двух объектов может быть выражено как дробь, полученная из отношения. Например, в соотношении 2∶3 количество, размер, объем или количество первой сущности будет 2 3 {\ displaystyle {\ tfrac {2} {3}}}{\ tfrac {2} {3}} второй объект.

Если есть 2 апельсина и 3 яблока, соотношение апельсинов к яблокам составляет 2∶3, а соотношение апельсинов к общему количеству кусочков фруктов составляет 2∶5. Эти соотношения также могут быть выражены в виде дробей: апельсинов на 2/3 меньше, чем яблок, и 2/5 кусочков фруктов составляют апельсины. Если концентрат апельсинового сока нужно разбавить водой в соотношении 1∶4, то одна часть концентрата смешивается с четырьмя частями воды, что дает всего пять частей; количество концентрата апельсинового сока составляет 1/4 количества воды, тогда как количество концентрата апельсинового сока составляет 1/5 всей жидкости. И в соотношениях, и в дробях важно четко понимать, что сравнивается с чем, и новички часто делают ошибки по этой причине.

Доли также могут быть выведены из соотношений с более чем двумя объектами; однако соотношение с более чем двумя объектами не может быть полностью преобразовано в одну дробь, потому что дробь может сравнивать только две величины. Отдельная дробь может использоваться для сравнения количеств любых двух объектов, охваченных соотношением: например, из отношения 2∶3∶7 мы можем сделать вывод, что количество второго объекта составляет 3 7 { \ displaystyle {\ tfrac {3} {7}}}{\ tfrac {3} {7}} третье лицо.

Пропорции и процентные соотношения

Если мы умножим все количества, входящие в соотношение, на одно и то же число, соотношение останется действительным. Например, соотношение 3∶2 равно 12∶8. Обычно члены либо сокращают до наименьшего общего знаменателя, либо выражают их в частях на сотню (процентов ).

Если смесь содержит вещества A, B, C и D в соотношении 5∶9∶4∶2, то на каждые 9 частей B приходится 5 частей A, 4 части C и 2 части D. Поскольку 5 + 9 + 4 + 2 = 20, общая смесь содержит 5/20 A (5 частей из 20), 9/20 B, 4/20 C и 2/20 D. мы делим все числа на общее количество и умножаем на 100, мы преобразовали в проценты : 25% A, 45% B, 20% C и 10% D (эквивалентно записи отношения как 25∶45 ∶20∶10).

Если два или более соотношения величин охватывают все количества в конкретной ситуации, говорят, что «целое» содержит сумму частей: например, корзина с фруктами, содержащая два яблока и три апельсина. и никакой другой фрукт не состоит из двух частей яблок и трех частей апельсина. В этом случае 2 5 {\ displaystyle {\ tfrac {2} {5}}}{\ tfrac {2} {5}} , или 40% всего составляет яблоки, а 3 5 {\ displaystyle {\ tfrac {3} {5}}}\ tfrac {3} {5} , или 60% всего составляет апельсины. Это сравнение определенного количества со «целым» называется пропорцией.

Если соотношение состоит только из двух значений, оно может быть представлено дробью, в частности десятичной дробью. Например, более старые телевизоры имеют соотношение сторон 4∶3 , что означает, что ширина составляет 4/3 от высоты (это также может быть выражено как 1,33∶1 или просто 1,33. округлено до двух знаков после запятой). Более современные широкоэкранные телевизоры имеют соотношение сторон 16∶9 или 1,78 с округлением до двух десятичных знаков. Один из популярных широкоформатных форматов фильмов - 2,35х1 или просто 2,35. Представление соотношений в виде десятичных дробей упрощает их сравнение. При сравнении 1,33, 1,78 и 2,35 становится очевидно, какой формат предлагает более широкое изображение. Такое сравнение работает только тогда, когда сравниваемые значения согласованы, например, когда ширина всегда выражается по отношению к высоте.

Уменьшение

Коэффициенты могут быть уменьшены (как дроби) путем деления каждой величины на общие коэффициенты всех величин. Что касается дробей, то самой простой формой считается та, в которой числа в соотношении являются наименьшими возможными целыми числами.

Таким образом, отношение 40∶60 по смыслу эквивалентно соотношению 2∶3, последнее получается из первого путем деления обеих величин на 20. Математически мы пишем 40∶60 = 2∶3, или эквивалентно 40∶60∷2∶3. Словесный эквивалент: «40 - 60, 2 - 3».

Отношение, которое имеет целые числа для обеих величин и которое не может быть уменьшено в дальнейшем (с использованием целых чисел), называется простейшей формой или наименьшими членами.

Иногда полезно записать соотношение в форме 1∶x или x∶1, где x не обязательно является целым числом, чтобы можно было сравнивать различные отношения. Например, соотношение 4∶5 может быть записано как 1∶1,25 (деление обеих сторон на 4). В качестве альтернативы оно может быть записано как 0,8∶1 (деление обеих сторон на 5).

Там, где контекст проясняет значение, соотношение в этой форме иногда пишется без 1 и символа отношения (∶), хотя математически это делает его коэффициентом или множитель.

Иррациональные соотношения

Отношения могут также устанавливаться между несоизмеримыми величинами (количествами, отношение которых в виде дроби составляет иррациональное число ). Самый ранний обнаруженный пример, найденный пифагорейцами, представляет собой отношение длины диагонали d к длине стороны s квадрата квадрата, который является квадратом корень 2, формально a: d = 1: 2. {\ displaystyle a: d = 1: {\ sqrt {2}}.}{\ displaystyle a: d = 1: {\ sqrt {2}}.} Другой пример - отношение длины окружности круга к его диаметру, которое называется π, и это не просто алгебраически иррациональное число, но и трансцендентно-иррациональное.

Также хорошо известно золотое сечение двух (в основном) длин a и b, который определяется соотношением

a: b = (a + b): a {\ displaystyle a: b = (a + b): a \ quad}{\ displaystyle a: b = (a + b): a \ quad} или, что эквивалентно a: b = (1 + b / a): 1. {\ displaystyle \ quad a: b = (1 + b / a): 1.}{\ displaystyle \ quad a: b = (1 + b / а): 1.}

Принятие соотношений дробными числами и a : b {\ displaystyle a: b}{\ displaystyle a: b} со значением x дает уравнение

x = 1 + 1 x {\ displaystyle x = 1 + {\ tfrac {1} {x}} \ quad}{\ displaystyle x = 1 + {\ tfrac {1} {x}} \ quad} или x 2 - x - 1 = 0, {\ displaystyle \ quad x ^ {2} -x-1 = 0,}{\ displaystyle \ quad x ^ {2} -x-1 = 0,}

который имеет положительное иррациональное решение х = ab = 1 + 5 2. {\ displaystyle x = {\ tfrac {a} {b}} = {\ tfrac {1 + {\ sqrt {5}}} {2}}.}{\ displaystyle x = {\ tfrac {a} {b}} = {\ tfrac {1 + {\ sqrt { 5}}} {2}}.} Таким образом, по крайней мере, одно из a и b Они должны быть иррациональными, чтобы соответствовать золотому сечению. Пример использования золотого сечения в математике - это предельное значение отношения двух последовательных чисел Фибоначчи : хотя все эти отношения являются отношениями двух целых чисел и, следовательно, являются рациональными, предел последовательность этих рациональных соотношений и есть иррациональное золотое сечение.

Аналогично, соотношение серебра для a и b определяется соотношением

a: b = (2 a + b): a (= (2 + b / a) : 1), {\ displaystyle a: b = (2a + b): a \ quad (= (2 + b / a): 1),}{\ displaystyle a: b = (2a + b): a \ quad (= (2 + b / a): 1),} соответствует x 2–2 x - 1 = 0. {\ displaystyle x ^ {2} -2x-1 = 0.}{\ displaystyle x ^ {2} -2x-1 = 0.}

Это уравнение имеет положительное иррациональное решение x = ab = 1 + 2, {\ displaystyle x = {\ tfrac {a} {b}} = 1 + {\ sqrt {2}},}{\ displaystyle x = {\ tfrac {a} {b}} = 1 + {\ sqrt {2}},} , поэтому опять же, по крайней мере, одно из двух величин a и b в соотношении серебра должно быть иррациональным.

Коэффициенты

Шансы (как в азартных играх) выражаются в виде отношения. Например, коэффициент «7 к 3 против» (7∶3) означает, что существует семь шансов, что событие не произойдет, из каждых трех шансов, что оно произойдет. Вероятность успеха 30%. В каждых десяти испытаниях ожидается три победы и семь поражений.

Единицы

Отношения могут быть безразмерными, поскольку в случае, когда они связывают количества в единицах одного и того же измерения, даже если их единицы измерения изначально разные. Например, соотношение 1 минута ∶ 40 секунд можно уменьшить, изменив первое значение на 60 секунд, так что соотношение станет 60 секунд ∶ 40 секунд. Если единицы измерения совпадают, их можно не указывать, а соотношение можно уменьшить до 3∶2.

С другой стороны, существуют безразмерные отношения, также известные как коэффициенты. В химии отношения массовой концентрации обычно выражаются в виде массовых / объемных долей. Например, концентрация 3% мас. / Об. Обычно означает 3 г вещества на каждые 100 мл раствора. Это не может быть преобразовано в безразмерное соотношение, например вес / вес или объем / объемные доли.

Треугольные координаты

Расположение точек относительно треугольника с вершинами A, B и C и сторонами AB, BC и CA часто выражается в расширенном соотношении образуют треугольные координаты.

В барицентрических координатах точка с координатами α, β, γ - это точка, в которой невесомый лист металла по форме и размеру треугольника точно сбалансировался бы, если бы были помещены грузы. на вершинах, причем соотношение весов в A и B составляет α ∶ β, соотношение весов в B и C составляет β ∶ γ, и, следовательно, отношение весов в A и C составляет α ∶ γ.

В трилинейных координатах точка с координатами x: y: z имеет перпендикулярное расстояния до стороны BC (поперек вершины A) и стороны CA (поперек вершины). B) в отношении x ∶y, расстояния до стороны CA и стороны AB (поперек от C) в отношении y ∶z, и, следовательно, расстояния до сторон BC и AB в отношении x ∶z.

Поскольку вся информация выражается в терминах отношений (отдельные числа, обозначенные как α, β, γ, x, y и z, сами по себе не имеют значения), анализ треугольника с использованием барицентрических или трилинейных координат применяется независимо от размера треугольника.

См. Также
Ссылки
Дополнительная литература
Внешнее ссылки
Найдите ratio в Wiktionary, бесплатном словаре.
Последняя правка сделана 2021-06-03 08:55:48
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте