Ismerkedés a hiperbolikus geometriával

3. órától

Lehetőségek a folytatáshoz

3.13. A legnagyobb háromszög

Tekintsünk egy e egyenest és legyen P pont e-től a δ = 60° elpattanási szöghöz tartozó d elpattanási távolságra. Rajzoljuk meg a P-ből induló két elpattanó félegyenest, legyenek h és i. A közéjük eső nagyobb, 240°-os szöget megfelezve kapjuk j-t. Így a félegyenesek között 120°-os szögek vannak. Felezzük meg őket és a szögfelezőkre felmérve P-ből a d távolságot, a Q és R pontban állítsunk merőlegest a szögfelezőkre. A kapott egyeneseket nevezzük f-nek és g-nek. Ekkor e, f, g egyeneseknek nincs közös pontjuk (h, i elpattan e-től, i, j elpattan f-től, j, h elpattan g-től).

Az e, f, g egyenesek által határolt alakzatot nevezzük határháromszögnek. Gondoljuk meg: ennél nagyobb "háromszöget" nem kaphatunk, mert oldalai egyenesek, azaz hosszuk végtelen. A határháromszögben el kell hogy férjen minden véges oldalú háromszög. Sőt, bizonyítható: a határháromszög véges területű! (A hagyományos geometriában bármilyen háromszögnél tudunk nagyobbat mutatni!)

A hagyományos geometriában… Új geometriai rendszerünkben…
minden háromszögnél van nagyobb. van határháromszög.
a háromszögek területének nincs felső határa. a határháromszög területe véges érték.

3.14. Határsokszögek

A határháromszöghöz hasonlóan bármilyen sokszögnek elkészíthetjük a határalakzatát. Példának vegyük a határnégyzetet. Tekintsük e egyenest és legyen P pont a δ = 45°-hoz tartozó d elpattanási távolságra e-től, továbbá legyenek i1 és i2 a P-ből induló e-től elpattanó félegyenesek (hosszabbítsuk meg őket P-n túlra is). Az i1 és i2 közé eső 90°-os szögeket felezzük meg, majd a szögfelezőkre is mérjünk fel d távolságot P-ből. A szakaszok végpontjaiban emelt merőleges egyenesek (e,f,g,h) lesznek a határnégyszög oldalai.

Általánosítsuk teljesen a határnégyszög elkészítését! Hogyan hozhatunk létre egy n oldalú határsokszöget? Osszuk fel a P csúcsú 360°-os szöget f1, f2, …, f2n félegyenesekkel 2n egyenlő részre (minden szög 180°/n nagyságú). Mérjük fel az egyik félegyenesre a δ = 180°/n elpattanási szöghöz tartozó d elpattanási távolságot, a keletkezett szakasz végpontjában állítsunk merőlegest a félegyenesre, majd tegyük ugyanezt minden második félegyenesen, kapjuk az e1, e2, e3, …, en egyeneseket. Az ezek által határolt síkrészt nevezhetjük n oldalú határsokszögnek. A határháromszög területének végességéből adódóan minden határsokszög területe véges, bár az oldalszám növekedésével a terület is növekedik.

A hagyományos geometriában… Új geometriai rendszerünkben…
minden adott oldalú sokszögnél van nagyobb,
ugyanannyi oldalú sokszög.
bármilyen oldalszámú sokszöghöz létezik határalakzat.
adott oldalú sokszögek területének nincs felső határa. bármely határsokszög területe véges érték.

3.15. Szabályos alakzatok

Az hagyományos geometriában tudjuk, hogy szabályos, azaz egyenlő oldalú és egyenlő szögű háromszög minden szöge 180°/3 = 60°. A négyzet, azaz egyenlő oldalú és egyenlő szögű négyszög minden szöge 360°/4 = 90°. Az új rendszerben ez nem teljesülhet, így nincs klasszikus szabályos alakzatunk. Lehet egyenlő oldalú és egyenlő szögű háromszöget készíteni, de annak szögei 60°-nál kisebbek lesznek. Tekintsük adott határsokszög elkészítését, de most az elpattanási távolságnál kisebb távolságra állítsunk a félegyenesekre derékszögben egyeneseket. Ezek így metszik egymást és a szimmetria miatt egyenlő oldalú és szögű alakzatok jönnek létre. Hasonlóan gyárthatunk egyenlő oldalú és szögű négyszögeket, sokszögeket.

A hagyományos geometriában… Új geometriai rendszerünkben…
minden adott oldalú szabályos sokszög szögei ugyanakkorák. tudunk készíteni egyenlő oldalú és egyenlő szögű sokszöget, de a szögek függnek az alakzat nagyságától.

3.16. Távolságvonal

Hagyományos geometriánkban a sík bármely egyenesétől azonos távolságra levő, ugyanazon félsíkba eső pontok egyenest adnak. Ez a nyilvánvaló tény más rendszerben egyáltalán nem teljesül. Például a gömbön egy gömbi egyenestől (főkörtől) azonos félgömbön, azonos távolságra eső pontok általában nem határoznak meg gömbi egyenest, csak ha a távolság a főkör kerületének fele. Legtöbbször gömbi kiskört alkotnak, ritkán pontot, ha a távolság a főkör kerületének negyede.

Bármely geometriai rendszerben az egyenestől egy oldalán azonos távolságra eső pontok együttesét távolságvonalnak nevezzük. Vajon most mi lehet ez?

Az e egyenes egy tetszőleges pontjában merőlegest emelünk, majd ettől mindkét irányba távolodva is megtesszük ugyanezt. (Megbeszéltük, hogy ezek a vonalak már nem rajzolhatók egyenes egyenesnek, csak görbének.) Ezeken a merőlegeseken felmérjük ugyanazon az oldalon ugyanazt a távolságot, ami egyre kisebbnek tűnik. De nem az, hiszen egyeneseken mértük fel!

Mivel a pontok az egyenestől azonos távolságra esnek, nem alkothatnak egyenest. Az elpattanó egyenes pontjairól megállapítottuk, hogy közelednek az egyeneshez, az elkerülő egyenesek pontjairól pedig azt, hogy távolodnak az egyenestől (lásd korábban).
A görbék közül nem lehet paraciklus sem, mert paraciklus egyetlen egy van, ez a vonal viszont távolságfüggő: kisebb távolság esetén kevésbé, nagyobb távolság esetén jobban görbül.
Igazából egyetlen olyan vonaltípust ismerünk, ami a fent említettekkel nem ütközik ellentmondásba: a hiperciklust.

A hagyományos geometriában… Új geometriai rendszerünkben…
egyenes távolságvonala egyenes. egyenes távolságvonala hiperciklus.

vissza a Tartalomhoz