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The Lumenary
विस्मय पथवैकल्पिक · कभी अंक नहीं दिए जातेयहाँ से शुरू होता है The Pythagorean theorem

Triangles on a ball

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प्रश्न

On flat paper the angles of every triangle add up to 180°, and a² + b² = c² in every right triangle. Draw a triangle on a ball instead. Is either rule still true?

आगे पढ़ने से पहले प्रयोग करके देखें। खोजबीन का कोई गलत तरीका नहीं है।

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प्रयोग

वक्र पृष्ठों पर त्रिभुज

शीर्षों को खींचिए। सपाट तल पर कोणों का योग 180° होता है; गोले पर इससे अधिक, और अतिपरवलयिक तल पर कम।

80.6°66.6°64.7°ABC

शीर्ष को हिलाने के लिए उसे खींचिए; गोले को घुमाने के लिए कहीं और खींचिए। भुजाएँ वृहत् वृत्तों के चाप हैं — गोले पर सबसे छोटे रास्ते।

  • ∠A80.6°
  • ∠B66.6°
  • ∠C64.7°

∠A + ∠B + ∠C = 212.0°

कोण-आधिक्य (योग − 180°)
32.0° = 0.558 rad
क्षेत्रफल, संख्यात्मक रूप से मापा गया
0.558 R²
पूरे गोले में हिस्सा (क्षेत्रफल ÷ 4πR²)
4.44 %

∠A + ∠B + ∠C − π = क्षेत्रफल / R²त्रिज्या R वाले गोले पर, रेडियन में आधिक्य क्षेत्रफल को R² से भाग देने के बराबर होता है। क्षेत्रफल अलग से, संख्यात्मक समाकलन द्वारा, निकाला जाता है — इसलिए मेल एक जाँच है, मान्यता नहीं।

∠A + ∠B + ∠C − π = K · क्षेत्रफल

सपाट तलK = 0∠A+∠B+∠C = 180°
गोलाK = 1/R²∠A+∠B+∠C > 180°
अतिपरवलयिक तलK = −1∠A+∠B+∠C < 180°

यह गाउस–बोने प्रमेय की पहली झलक है: जिस त्रिभुज की भुजाएँ जियोडेसिक (सबसे छोटे रास्ते) हों, उसके कोणों का योग घटा π उसके अंदर की कुल वक्रता के बराबर होता है। यहाँ वक्रता K हर जगह एक-सी है; दूसरे पृष्ठों पर K को क्षेत्रफल पर जोड़ा (समाकलित किया) जाता है।

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संकेत, यदि आप चाहें

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    क्या हो रहा है

    क्या हो रहा है

    On a sphere the "straight lines" are great circles — circles whose centre is the centre of the sphere, like the equator. The walk in the first hint makes a triangle with three right angles: its angles add up to 270∘270^\circ.

    Albert Girard found the rule in 1629. On a sphere of radius RR, a triangle with angles α,β,γ\alpha, \beta, \gamma (in radians) has

    α+β+γ−π=areaR2.\alpha + \beta + \gamma - \pi = \frac{\text{area}}{R^2}.

    Our triangle covers one eighth of the sphere, so its area is 18⋅4πR2=π2R2\tfrac18 \cdot 4\pi R^2 = \tfrac{\pi}{2}R^2, and the excess is π2\tfrac{\pi}{2} — exactly the extra 90∘90^\circ.

    Pythagoras fails too. All three sides of that triangle are quarter-circles of the same length cc, so a2+b2=2c2≠c2a^2 + b^2 = 2c^2 \neq c^2. The spherical version of the theorem is

    cos⁡cR=cos⁡aR cos⁡bR,\cos\frac{c}{R} = \cos\frac{a}{R}\,\cos\frac{b}{R},

    and for small triangles it is very close to a2+b2=c2a^2 + b^2 = c^2 — which is why flat geometry works so well for drawing a field or a town, even though the Earth is round.

    The difference between the angle sum and 180∘180^\circ measures how curved a surface is. On a saddle-shaped surface — the hyperbolic plane — triangles have angle sums less than 180∘180^\circ. Gauss, Bolyai, Lobachevsky and Riemann turned these observations into non-Euclidean geometry, and Einstein used curved geometry to describe gravity.

    संगणना द्वारा परखा गयाAI द्वारा तैयार मसौदा · मानवीय समीक्षा की प्रतीक्षा में
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    यह कहाँ ले जाता है