wiskonst.nl


Simon Stevin - De Meetdaet - Vierde bouck - Vande everedenheyts reghel der grootheden


Derde deel des vierden boucx vande everedenheyts reghel der lichamen

Voorstel 9: Wesende ghegheven twee ghelijcke lichamen, en een rechte lini: Een ander rechte lini te vinden, in sulcken reden totte ghegheven, als t'een lichaem tottet ander.
De bedoeling is, bij twee gegeven lichamen ABCD en EFGH, die gelijkvormig zijn, en bij een gegeven lijnstuk I het lijnstuk L te construeren waarvoor geldt:
Inhoud(ABCD) : Inhoud(EFGH) = L : I.

De inhoud van ABCD is evenredig met de derdemacht van de lengte van een ribbe:
Inhoud(ABCD) = k × AB³,
waarbij AB een ribbe in ABCD is, en k een constante van evenredigheid, die voor elk gelijkvormig lichaam hetzelfde is. Als EF de met AB overeenkomende ribbe in het lichaam EFGH is, geldt dus:
Inhoud(EFGH) = k × EF³.
Voor het te construeren lijnstuk L moet derhalve gelden:
(*) L : I = AB³ : EF³.

Stevin bepaalt L als volgt:

  • Hij bepaalt eerst de vierde evenredige van EF en AB. Dit is het lijnstuk K waarvoor:
    EF : AB = AB : K1 = K1 : K.
    Er geldt: K = K1 × AB/EF = ( AB × AB/EF ) × AB/EF = AB³/EF².
  • Vervolgens bepaalt hij de vierde evenredige van EF, K en I. De vierde evenredige van drie lijnstukken is gedefinieerd als het lijnstuk L waarvoor geldt:
    EF : K = I : L.
  • Deze L is het gezochte lijnstuk. Er geldt namelijk:
    L = I × K/EF = I × AB³/EF³.

Evenals in het derde boek geeft Stevin ook een niet-meetkundige methode voor het vinden van de lengte van L, die hij zoals steeds toeschrijft aan Prins Maurits.

Voorstel 10: Wesende ghegheven twee rechte linien, ende een lichaem: Een derghelijcke lichaem te vinden in sulcken reden tottet ghegheven, als d'een lini tot d'ander.
Deze propositie is een natuurlijke voortzetting van de vorige, want hierin wordt precies het omgekeerde gevraagd: bij twee gegeven lijnstukken A en B en een gegeven lichaam CDEF zoeken we een gelijkvormig lichaam HIKL, zodat geldt:
Inhoud(HIKL) : Inhoud(CDEF) = A : B.

Net als voorheen volgt uit de gelijkvormigheid van CDEF en HIKL dat de inhouden zich verhouden als:
Inhoud(HIKL) : Inhoud(CDEF) = HI³ : CD³,
waarbij CD en HI overeenkomenden ribben zijn in de twee lichamen.
Voor de te construeren ribbe HI moet daarom gelden:
HI³ : CD³ = A : B,
of te wel:
HI = CD × ³√(A/B).
En als we de ribbe HI eenmaal hebben, wordt de rest van het lichaam HIKL getekend door propositie 17 van boek 1 toe te passen.

Stevins constructie van het lijnstuk HI verloopt als volgt:

  • Hij bepaalt eerst de twee middelevenredigen van B en A. Dit zijn de lijnstukken G en G1 zodat {B, G, G1, A} een meetkundige rij is. Zoals eerder gezegd vinden we deze door eerst Bx³ = A op te lossen.
    Er volgt: x = ³√(A/B).
    De middelevenredigen zijn nu: G = Bx en G1 = Bx².
  • Vervolgens bepaalt hij de vierde evenredige van de drie lijnstukken B, G en CD. Dit is het lijnstuk HI waarvoor geldt:
    B : G = CD : HI.
    Dit is inderdaad het gezochte lijnstuk, want er volgt:
    HI = CD × G/B = CD × Bx/B = CD × ³√(A/B).

Voorstel 11: Wesende ghegheven twee ghelijcke lichamen: Haer derghelijcke derde everedenich te vinden.
De derde evenredige van twee lijnstukken A en B is het lijnstuk C waarvoor geldt:
A : B = B : C.
Analoog wil Stevin in deze propositie bij twee gegeven gelijkvormige lichamen ABCD en EFGH een derde gelijkvormig lichaam IKLM construeren waarvoor geldt:
Inhoud(ABCD) : Inhoud(EFGH) = Inhoud(EFGH) : Inhoud(IKLM).

Wederom dankzij de 17e propositie van boek 1 is het voldoende om één ribbe IK van het lichaam te bepalen.
En evenals bij de voorgaande proposities volgt uit de gelijkvormigheid van de lichamen:
Inhoud(ABCD) : Inhoud(EFGH) = AB³ : EF³,
en:
Inhoud(EFGH) : Inhoud(IKLM) = EF³ : IK³,
waarbij AB, EF en IK overeenkomende ribben zijn in de drie lichamen.
Voor de te construeren ribbe IK geldt daarom:
AB : EF = EF : IK.
Met andere woorden: IK is de derde evenredige van de lijnstukken AB en EF. Stevin heeft in de eerste propositie van dit boek al beschreven hoe men die kan construeren. Hij maakt daar gebruik van een klassieke methode, die door Euclides is beschreven in propositie 11 van boek 6 van de Elementen:
[Euclid 1956, II, p. 214] To two given straight lines to find a third proportional.

 

©2008 www.wiskonst.nl