מעשה חושב (רלב"ג)

מתוך המכלול, האנציקלופדיה היהודית
קפיצה לניווט קפיצה לחיפוש
מעשה חושב
שגיאה ביצירת תמונה ממוזערת:
חלק מתוך הספר "מעשה חושב"

מעשה חושב הוא ספר מתמטיקה העוסק בעיקר באריתמטיקה ובקומבינטוריקה, שכתב הפילוסוף היהודי רבי לוי בן גרשום (רלב"ג), המתוארך לשנת 1321.

זהו ספרו השני של הרלב"ג, והראשון בנושאי מתמטיקה.[1] שמו של הספר לקוח מספר שמות פרק כ"ו, פסוק א': "ואת-המשכן תעשה...מעשה חושב תעשה אותם".

סקירה כללית

הספר מחולק לשני חלקים מרכזיים. החלק הראשון כולל אוסף של 68 טענות והוכחות בנושאים כמו אריתמטיקה, אלגברה, קומבינטוריקה. חלקו השני, מכיל אלגוריתמי חישוב בנושאים שונים, ומחולק לשישה פרקים:

  1. חיבור וחיסור.
  2. כפל.
  3. סכומים.
  4. קומבינטוריקה.
  5. חלוקה, שורשים ריבועיים ושלישיים.
  6. יחס ופרופורציה.

בסופו של הפרק העוסק ב"יחס ופרופורציה", מצויות בעיות לא פתורות רבות, המהוות כחמישית מכלל הספר.

בהקדמה לספרו מציין הרלב"ג כי ספרים 7–9 בחיבורו של אוקלידס "יסודות" הכרחיים כקריאה מקדימה.

הרלב"ג

ערך מורחב – רלב"ג
שגיאה ביצירת תמונה ממוזערת:
הרלב"ג

רבי לוי בן גרשום (לעיתים נכתב 'בן גרשון', בראשי התיבות: רלב"ג או באנגלית: Gersonides) היה פילוסוף, אסטרונום, מתמטיקאי, מדען, מהנדס, רב ופרשן מקרא שנולד בחבל הפרובנס בדרום צרפת ב-1288 ושם חי עד למותו בשנת 1344.[2]

בעבודתו, מיצב עצמו הרלב"ג כאחד המתמטיקאים והפילוסופים הגדולים של אותה התקופה. הוא כתב מעל לתריסר ספרים העוסקים בפרשנות המקרא, ספר פילוסופיה בשם "מלחמות השם", ספר בנושא לוגיקה, ארבעה כתבים מתמטיים (אחד מהם הוא "מעשה חושב") ומגוון רחב של חיבורים נוספים.

קובץ:Balestilha-pedro-medina-1563.jpg
מטה יעקב

עבודתו של הרלב"ג הייתה מגוונת ומעמיקה, וכללה בין היתר:

  • השימוש המוקדם ביותר שתועד באינדוקציה מתמטית.
  • עבודה חלוצית ופתרון בעיות בקומבינטוריקה.
  • אלגורתימים למציאת שורשים של משוואות ריבועיות ומשולשיות, ופתרונות למשוואות ליניאריות.
  • פרשנות לספר יסודות של אוקלידס.
  • עבודה נרחבת בטריגונומטריה.
  • הוכחה שהזוגות היחידים של מספרים הרמוניים (שהם מספרים מהצורה הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle 2^n\cdot3^m} , עבור הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle n,m} מספרים שלמים כך שמתקיים הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle 2^{n_1}\cdot3^{m_1} - 2^{n_2}\cdot3^{m_2} = 1} ) הם רק הזוגות הבאים: הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (1,2),(2,3),(3,4),(8,9)} .
  • תצפיות אסטרונומיות חשובות על תנועת הירח, כדור הארץ, השמש ותאוריות נוספות שהועלו לפניי אלו של קופרניקוס וקפלר.
    קובץ:Camera obscura box.jpg
    קמרה אובסקורה
    המצאת מטה יעקב,[3] מכשיר למדידת זוויות בין גורמי שמיים אשר שימש מלחים לניווט בים.
  • הקמרה אובסקורה; אפשרות לצפייה בליקוי חמה בעזרת המכשיר, כך שלא ייגרם נזק לעיניים. הרלב"ג פיתח מכשיר שנקרא "הלשכה האפלה", תיבה סגורה מכל צד, שאליה חודר אור דרך נקב קטנטן שבאחת מדפנותיה. המביט דרך הנקב אל תוך התיבה רואה על הדופן שמול הנקב תמונה אמיתית והפוכה של הגוף הנמצא מחוץ לתיבה מול הדופן שבו נמצא הנקב, ובעזרתה ניתן היה להשוות את קוטר הירח לקוטר השמש ולמדוד את גודל ההתכסות בעת ליקוי החמה.

התוכן

הקדמה

בראש הספר, כותב הרלב"ג את ההקדמה הבאה:

קובץ:Title page of Sir Henry Billingsley's first English version of Euclid's Elements, 1570 (560x900).jpg
יסודות - אאוקליד

נאום לוי בן גרשום בעבור שההשגה השלמה בעשית המלאכות הוא שנדע במלאכה מלאכה עם ידיעת אופן המעשה למה נעשה אותה בזה האופן והיה החלק המעשיי ממלאכת המספר אחת מהמלאכות המעשיות הוא מבואר שראוי שנחקור בה בסבותיה ועוד סבה אחרת תחייב לחקור בזאת המלאכה בנתינת הסיבות וזה שהוא מבואר שזאת המלאכה מקפת במינים רבים מאוד וכל מין ומין ממנה מקיף בחמרים רבים מתחלפים התחלפות רב יביא לחשב שאינם תחת מין אחד ובהיות העניין כן הוא מבואר שלא תשלם ההשגה בזאת המלאכה בזולת ידיעת הסבות כי אם בקושי גדול ואולם עם ידיעת הסבות אפשר שתשלם בקלות והיה זה כן לפי שמי שידע הסבות ידע בידיעה אחת תכונת המעשה במינים הרבים אשר תקיף במלאכותיהם סבה אחת בעינה. ומי שיסביל הסבות יצטרך בידיעה אחת בעינה לידיעות רבות לפי השתנות החמרים.

תמצית הדברים בעברית בת ימינו: כדי לפתור בעיות כראוי לא די בידיעת הנוסחה בלבד אלא יש להבין גם מה שעומד מאחוריה. בנוסף, מי שאינו מבין היטב את תוכנה ומהותה של הנוסחה יזדקק לשיטה נפרדת לכל בעיה והבנה טובה מסייעת לפתור בעיות שעשויות להיראות כבעיות שונות ואינן אלא אותה בעיה עצמה.

והוא ממשיך כך:

וכאשר היה זה כן ראינו בזה הספור להודיע דרכי המספרים וסבותיהם לפי קצורנו וחלקנו זה הספר לפי זאת החקירה לשני מאמרים.

המאמר הראשון יקיף על השרשים אשר נתן למה שנרצה לבארו מזאת המלאכה. המאמר השני יקיף על דרכי המלאכה במין מין ממיני המספר ונתינת הסבות. ולפי שהיה זה הספר מקיף על המעשה והעיון קראנוהו מעשה חושב ואולם מדרגות הלמוד הנעשה בזה הספר הנה ראוי שיקדם העיון למעין בו במאמר השביעי והשמיני והתשיעי מאקלידיס כי לא היה רצוננו להשיב בזה הספר דבריו אבל נניחם במדרגת השרשים אחר שהתבארו שם במופת.

כלומר, החלק הראשון מציע 68 תאוריות והוכחות. והחלק השני מציע אלגוריתמים שמתאימים לבעיות שונות וכן הסברים על השימוש בהם. השם 'מעשה חושב' נבחר כי הוא כולל את החלק המעשי, הפרקטי, הן את חלק ה'מחשבתי', ה'תאוריה'.[4]

בסיום דבריו אומר רלב"ג שחיבורו בנוי על כך שהמעיין בו מכיר את הספרים 7–9 של אוקלידס (יסודות) וכי אין הוא חוזר עליהם כי המשפטים כבר הוכחו בידי אוקלידס.[5]

חלק א'

חלק זה מתחיל במספר הוכחות "פשוטות" על תכונותיהם של פעולות החיבור והכפל, בעיקר דיסטריבטיביות ואסוציאטיביות.[6]

דוגמה לטענה והוכחה - טענה מספר 5

הטענה בניסוח המקור, כפי שכתב הרלב"ג בספרו:

ה) כאשר חולק מספר מה לחצאים והוסף עליו מספר מה הנה שטח התוספת במספר כלו (עם התוספת) עם מרובע חצי המספר שוה למרובע חצי המספר והתופסת מקובצים.

וזוהי ההוכחה:

ויחולק מספר אב לחצאים ויהיו חלקיו אג גב והוסף עליו מספר בד ואומר ששטח אד בדב עם מרובע גב שווה למרובע גד המופת ששטח אד בדב שווה לשטח גד בדב ולשטח אג בדב שהוא שווה לשטח בג בדב וכאשר חובר עמו מרובע גב היה המקובץ שווה לשטח גד בבד ולשטח בג בבד ולמרובע גב וגם כן הנה שטח גד בגד שווה לשטח גד בבד ולשטח גד בגב אבל שטח גד בגב שווה לשטח גב בבד ולמרובע בג אם כן מרובע גד שווה לשטח גד בדב ולשטח גב בבד ולמרובע בג וזה שווה לפי מה שבארנו לשטח אד בדב ולמרובע גב ו' מ' ש'.

הטענה בניסוח מודרני: יהי מספר כלשהו הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle N} . נחלק אותו לשני חצאים שווים הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle N_1 = N_2 = {{N}\over{2}}} . נוסיף ל-הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle N} מספר נוסף הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle M} , כלומר כעת נסתכל גם על הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle X=M+N} . אזי, הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle M\cdot X +N_1^2 =(N_1+M)^2} .

הוכחה: יהי מספר כלשהו הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle N} . נחלק אותו לשני חצאים שווים הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle N_1 = N_2 = {{N}\over{2}}} . נוסיף ל-הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle N} מספר נוסף הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle M} . כעת מתקיים כי הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle X\cdot M = (N_2+M)\cdot M + N_1\cdot M } ומכאן הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle X\cdot M = (N_2+M)\cdot M + N_2\cdot M } (שכן הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle N_1 = N_2 \rightarrow N_1+M=N_2+M } ).

מכאן, הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle X\cdot M +N_2^2 = (N_2 +M)\cdot M + N_2\cdot M +N_2^2 } וכן, הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (N_2 + M)\cdot (N_2 + M) = (N_2 + M)\cdot M +(N_2 + M)\cdot N_2 } .

אבל, הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (N_2 + M)\cdot N_2 = N_2\cdot M + N_2^2 } , ולכן הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (N_2 + M)^2 = (N_2+M)\cdot M + N_2\cdot M +N_2^2 } ולפי מה שראינו זה שווה ל-הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle X\cdot M + N_1^2 } ומכאן מתקבל הדרוש.

בטענה זאת, ובאופן כללי במהלך הספר, הרלב"ג לא משתמש במשתנים בצורה שאותה אנחנו מכירים היום. לעיתים הוא משתמש באותיות לתיאור משתנים, בדומה לטענה הנ"ל בה הוא משתמש במשתנים אג, גב, אד, בד, גד, אד. במקומות אחרים בספר הוא כותב את האותיות, אך עם נקודה מעליהן, ושם כוונתו היא לערכן המספרי בגימטריה. לדוגמה: נסמן אב=16, ולכן חצאיו אג=גב=8. נוסיף עליו את בד=5, ולכן נקבל אד=21 ו-גד=13. לכן בסה"כ נקבל, גד^2 = גב^2 + בד*אד כלומר: הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle 13^2 = 8^2 + 5\cdot 21 } .

בכלים אלגבריים מודרניים, פתיחת סוגריים פשוטה הייתה נותנת את התוצאה הנדרשת בנקל. באותה העת, הסימונים מתמטיים של ימינו, משוואות ותכונות נוספות לא היו בשימוש כפי שהם היום. לכן, ההוכחה נראית אמנם מסובכת ומסורבלת, אך היא מהווה דוגמה ליצירתיות של הרלב"ג בפתרון בעיות על ידי מיצוי כלל הכלים אשר היו קיימים באותה התקופה לרבות המצאת כלים חדשים, דבר החוזר על עצמו בספר זה רבות.

חלק ב'

החלק השני של ספרו מכיל אלגוריתמי חישוב בנושאים שונים, ומחולק לשישה חלקים, כך שבסוף החלק האחרון משאיר הרלב"ג מספר רב של בעיות. בין הנושאים המובאים בחלק הזה הופיע האלגוריתם של הרלב"ג לחישוב שורש ריבועי של מספר ריבועי.

אלגוריתם לחישוב שורש ריבועי

שגיאה ביצירת תמונה ממוזערת:
שיטת מיצוי למציאת שורש ריבועי

בחלק החמישי של חלק ב' של ספרו נותן הרלב"ג דוגמה לאלגוריתם חישוב של שורש ריבועי (עבור ריבועים שלמים).

השיטה של הרלב"ג מובנת יותר בהשוואה לשיטה של הבבלים לחישוב שורשים ריבועיים.[7] שיטת המיצוי הבבלית למציאת קירוב לשורש ריבוע של הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle N} : נסמן ב-הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle a_i} את הקירוב לשורש בשלב ה-הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle i} , ונסמן הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle a_1=1} (ניתן להתחיל גם מכל מספר אחר). אז נקבל כי הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle a_{n+1} = {(a_n + {N\over a_n})\over 2}} מהווה קירוב של השורש הריבועי של הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle N} . לדוגמה: עבור הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle N=2} נקבל הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle a_1 = 1, a_2 = 1.5, a_3 = 1.416666} .

ניסוח המקור לשיטה של הרלב"ג מתוך "מעשה חושב":

דרך הוצאת השרש מהמספר המרובע המקיף בשלמים ראוי שנכתוב המספר שבקשנו לדעת את מרובעו בטור אחד כפי מעלותיו אחר כך חקור על המעלה האחרונה שבטור אם היא מהנפרדות ואם לא הייתה מהנפרדות הורידה אל שלפניה כדי שיהיה המספר האחרון שבמעלה נפרד. אחר כך ראה המרובע היותר קרוב אל זה המספר ואמנם המעט ויסוד המרובע ההוא תכתוב בטור השרש תחת הטור הקודם במעלה האמצעית בין המעלה הראשונה והמעלה האחרונה והוא אשר נקראה הטור היוצא ומרובע השרש היוצא תגרע מהטור העליון והנשאר תחלוק על כפל השרש היוצא אך השמר שיישאר לך אחר החלוקה כמו מרובע השרש היוצא לך מן החלוקה והעולה בחלוק והוא השרש היוצא תכתבהו בטור השרש במעלה אשר מרחקה לאחור מהמעלה שחלקת כמרחק המעלה שחלקת עליה מהראשונה ותעורך זה השרש היוצא לך מן החלוקה תערוך על כפל השרש המוצא ועל עצמו והעולה תגרע מהטור העליו וכן תעשה עד שלא יישאר בטור העליון דבר... דמיון זה אם רצית להוציא שרש א'ח'ב'ו'ד'ו'ב'ח' ולפי שהמעלה האחרונה היא שמינית תורידה אל שלפניה והנה פ"ב והנה פ"א הוא המרובע היותר קרוב לזה שהמספר ושרשו ט' תכתוב ט' בטור השרש ברביעית שהיא אמצעית בין השביעית והראשונית והנה מרובע ט' מהרביעית הוא פ"א מהשביעית גרענום מפ"ב ונישאר אחד בשביעית ולא נוכל לחלק על כפל ט' שהוא השרש המוצא הורדנוהו אל שלפניו עם ו' שהיו בה והנה י"ו ולא נוכל לחלק על כפל ט' הורדנו הי"ו אל שלפניה והנה קס"ד חלקנום על כפל השרש המוצא שהוא י"ח ועלה ט' והוא השרש היוצא ונכתבם בטור השרש ברביעית לאחור במדרגת קס"ד ערכנום על כפל השרש המוצא ועל עצמם והעולה גרענו מהטור העליון ונישאר בו א'ח'א'ח'א' חלקנום על כפל השרש המוצא והוא על צד הקודם י"ח אחדים וב' עשיריות ועלה אחד בראשונה בקרוב ונכתבהו בראשונה בטור השרש ערכנוהו על כפל השרש המוצא ועל עצמו וגרענו העולה מהטור העליון ולא נשאר בטור העליון דבר והנה שרש זה המספר הדרוש הוא ט' אלפים וצ"א והוא המבוקש...

שגיאה ביצירת תמונה ממוזערת:
שורש ריבועי של X

הרלב"ג מציג את האלגוריתם למציאת שורש ריבועי של מספר ריבועי, ולאחר השיטה הוא נותן דוגמה למציאת השורש הריבועי של הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle 82646281} ומראה איך לחשבו, ואכן מקבל את התשובה והיא הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle 9091} , שכן הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \sqrt{82646281} = 9091} .

הרעיון בשיטה זו של הרלב"ג הוא לבנות את השורש של מספר הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle N} ריבועי, ספרה אחר ספרה, תוך שהוא מוודא שהריבוע של כל שלב בהערכת השורש, עדיין קטן מהמספר המקורי.

הסבר אלגוריתמי בשפה מודרנית לאלגוריתם של הרלב"ג לחישוב השורש הריבועי של מספר הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle N} :

  1. נחלק את כל ספרות המספר מימין לשמאל לזוגות, ונספור את מספר הזוגות. במצב הזה יישאר זוג ספרות בצד שמאל או מספר בודד. נסמן ב-הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle P} את מספר הזוגות, בלי הזוג האחרון/הספרה האחרונה, ונסמן ב-הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle M} את המספר (בעל ספרה אחת או שתיים) שנשאר בצד השמאלי. לדוגמה, עבור הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle N=82646281} נקבל הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle P=3} ו-הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle M=82} .
  2. נמצא את המספר הריבועי הגדול ביותר שקטן מ-הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle M} , ונסתכל על השורש הריבועי שלו ולאחריו הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle P} אפסים - זה יהיה הקירוב הראשון לשורש של הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle N} , ונסמנו ב-הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle A} . בדוגמה מסעיף 1, נקבל כי המספר הריבועי הכי גדול שקטן מ-הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle M} הוא הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle 81} כך ש:הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \sqrt{81} = 9} , ולכן: הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle A=9000} .
  3. נסמן את השארית הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle R=N-A^2} . בדוגמה שלנו, הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle R=82646281-9000^2=1646281} .
  4. כעת, נחלק את הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle R} ב-הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle 2A} , ונסמן את התוצאה ב-הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle B} כך שאנחנו מתעלמים מכל הספרות פרט לספרה המובילה (השמאלית ביותר). כעת נרצה לבדוק כי הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle 2AB+B^2} לא גדול יותר מ-הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle R} . אם כן נקטין את הספרה המובילה ב-1 ונבדוק שוב. בדוגמה שלנו הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle {R\over{2A}}={1646281\over {2\cdot 9000}} \approx 91.46...} ולכן נסמן הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle B=90} . מתקיים כי הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle 2AB+B^2 = 2\cdot9000\cdot90+90^2 = 1628100 } וזה אכן קטן מ-הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle R} - כדרוש.
  5. נסמן הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \tilde{R} = R-(2AB+B^2)} ו-הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \tilde{A} = A+B} . בדוגמה שלנו: הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \tilde{R} = 1646281 - (2\cdot 9000\cdot 90^2)= 18181} ו- הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \tilde{A} = 9000+90=9090} .
  6. כעת, אם קיבלנו כי הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \tilde{R} = 0} סיימנו, ונקבל כי השורש הריבועי של הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle N} הוא הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \tilde{A}} , כלומר הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \sqrt{N}=\tilde{A}} . אחרת, נסמן הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle R=\tilde{R}} ו-הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle A=\tilde{A}} ונחזור איתם לשלב מספר 4.

דוגמה מלאה לחישוב השורש הריבועי של הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle N=16384} בעזרת האלגוריתם הנ"ל:

  1. מתקיים כי הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle P=2} ו-הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle M=1} .
  2. מחישוב נקבל כי הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle A=100} .
  3. הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle R=16384-10000=6384} .
  4. הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle B={6384\over {200}}\approx 30} , אבל הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle 2AB+B^2 = 2\cdot100\cdot30+30^2 = 6900 } גדול מ-הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle 6384 } . לכן נסמן הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle B=20 } .
  5. הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \tilde{R}=6384-(2\cdot100\cdot20+20^2)= 1984 } , ו-הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \tilde{A} = 100+20=120 } .
  6. קיבלנו כי הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \tilde{R}\neq0 } לכן נחזור לשלב 4 עם הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle R=\tilde{R}, A=\tilde{A} } .
  7. הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle B={1984\over{240}}\approx8 } ולכן הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle B=8 } .
  8. הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \tilde{R}=1984-(2\cdot120\cdot8+8^2)= 0 } ובנוסף הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \tilde{A}=120+8 } .
  9. קיבלנו כי הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \tilde{R}= 0 } ולכן נקבל כי הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \sqrt{N}=\sqrt{16384}=\tilde{A}=128 } , כנדרש.

בחלק זה ישנם מספר אלגוריתמים דומים לאלגוריתם שהוצג, המשמשים לביצוע חישובים מסוגים שונים. אחד מהם הוא אלגוריתם לחישוב שורש שלישי של מספרים, באופן יחסית דומה לאלגוריתם לחישוב שורש ריבועי, עם הסתמכות על הזהות: הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (a+b)^3= a^3 + 3ab(a+b)+ b^3} שאותה הוכיח בחלק הראשון של הספר בטענה מספר 62: "ס"ב) כאשר היו שני מספרים מונחים הנה המעוקב ההוה ממקובצם מוסיף על המעוקב ההוה מהמספר הראשון מהם כמו שלשה דמיוני השטח ההוה משטח המספר הראשון המונח בשני על מקובצם וכמו מעוקב המספר השני".

במקום הזהות הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (a+b)^2= a^2 + 2ab+ b^2} שאותה הוכיח גם בחלק הראשון של הספר בטענה מספר 6:

ו) כאשר נוסיף על מספר מונח מספר מה הנה מרובע שני המספרים מחוברים שוה למרובע המספרים ההם ולכפל שטח זה בזה

קיים שוני בין עבודתו המתמטית של הרלב"ג כפי שהיא מתבטאת בחלק ב' לבין עבודתם של קודמיו. השוני מוצג בשליטה שלו באלגברה, כפי שמתבטא בזהויות שבהן השתמש כדי למצוא שורשים לעומת הגישה הגיאומטרית שהייתה יותר מקובלת בזמנו.

בעיות מתמטיות

בסוף חלק ב', מציג הרלב"ג כמות גדולה של בעיות. להלן דוגמה לבעיה שמביאה לידי ביטוי את שליטתו של הרלב"ג באלגברה:[8]

הבעיה בנוסח מודרני: בהינתן מספרים הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle A,B,C} צריך למצוא הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle X,Y,Z} כך ש-הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle X+{(Y+Z)\over{A}}={Y+{{X+Z}\over{B}}} = Z+{(X+Y)\over{C}}} .

הפתרון של הרלב"ג: הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle X=C+(B-A)+(A-2)\cdot BC, Y = X+2(B-A)\cdot(C-1), Z=Y+2(A-1)\cdot(C-B)} .[9]

לבעיה זו קיימים אינסוף פתרונות. הרלב"ג מבין זאת, ומסביר ששלושת הפתרונות הנ"ל הם הפתרונות ה"בסיסיים". ההוכחה שלו לבעיה זו ארוכה, ומתבססת על טענות 44–52 מחלק א' של הספר, שהן (בלשון מודרנית):

  • 44. הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle ab+a = (b+1)a, ab+b=(a+1)b} .
  • 45. הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle a<b<c \Longrightarrow c(b-a)+a(c-b) = b(c-a)} .
  • 46. הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle 2<a<b \Longrightarrow 2(a-2)(b-1)+b+(a-2)+(b-a)=2(a-1)(b-1)} .
  • 47. הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle a<b \Longrightarrow ba+(b-a)=(a-1)(b-1)+b+(b-1)} .
  • 48. הפענוח נכשל (שגיאת המרה. השרת ("https://wikimedia.org/api/rest_") השיב: "Cannot get mml. Server problem."): {\displaystyle 2<a<b\Longrightarrow 2(b-1)(a-2)+b+(a-2)+(b-a)=(a-1)b+(a-2)(b-1)+(b-a)} .
  • 49. הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle a<b<c, d = a-2 \Longrightarrow 2(c-1)(b-a)+cd+(c-1)d+c+(b-a)+(c-b)=2(b-1)(c-1)} .
  • 50. הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle a<b<c, d=a-2 \Longrightarrow 2(c-1)(b-a)+(cb)d+(c-b)(a-1)+c+(b-a)=(b-1)(c-1)a} .
  • 51. הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle a<b<c \Longrightarrow (c-1)(b-a)+c+(b-a) = c(b-a+1)} .
  • 52. הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle a<b<c \Longrightarrow (c-1)(b-a)+(a-1)(c-b)+c+(b-a) = b(c-a+1)} .

מתמטיקה פורצת דרך

קובץ:Induction domino effect.jpg
אינדוקציה מתמטית - אם ידוע כי צעד A גורר את צעד A+1, כל שנותר הוא להראות שהצעד הראשון מתקיים וכל צעד יפעיל את הבא בתור.

בחלקו הראשון של "מעשה חושב" מוכיח הרלב"ג 68 טענות שיעזרו לו בהמשך הדרך להראות את האלגוריתמים שהוא עוסק בהם בחלקו השני של הספר.

חלק מהטענות שהוא מציג שם מכילות זהויות לסכום של מספרים טבעיים עוקבים, סכום מספרים ריבועיים ומשולשים. בחלק מהמקרים, הוא מראה שימוש אלגנטי ב"אינדוקציה מתמטית". זו ההופעה הראשונה בהיסטוריה של אינדוקציה מתמטית (שתופיע אצל פסקל רק במאה ה-17).[10]

בנוסף, מראה הרלב"ג אוסף של הוכחות לזהויות קומבינטוריות בסיסיות.

אינדוקציה

ערך מורחב – אינדוקציה מתמטית
חישוב סכומים בעזרת אינדוקציה

אינדוקציה מתמטית היא כלי המאפשר להוכיח שתכונה מסוימת משותפת לכל המספרים הטבעיים. השיטה עובדת בשני שלבים: השלב הראשון הנקרא "בסיס האינדוקציה" הוא להראות כי התכונה מתקיימת לאיבר הראשון - A(1). השלב השני הנקרא "הנחת האינדוקציה" הוא להראות כי בהינתן כי התכונה התקיימה באיבר הקודם A(N), היא תתקיים עבור האיבר הבא A(N+1).

בספרו מעשה חושב, הוכיח הרלב"ג טענות תוך שימוש באינדוקציה. דוגמה לכך ניתן לראות בטענות 41 ו-42 בחלק א' שבהן הרלב"ג משתמש באינדוקציה בטענה 42 בעזרת טענה 41. ניתן דוגמה לטענות ולהוכחה של טענה 42:

טענה 41 בניסוח המקור: "מ"א) המרובע ההוה מנקבץ הנמשכים מן האחד עד מספר מונח הוא שוה למעוקב המספר המונח ולמרובע נקבץ הנמשכים מן האחד עד המספר הנמשך לפני המספר המונח".

טענה 41 בניסוח של ימינו: הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (1+2+3+...+n)^2 = n^3 + (1+2+3+...+(n-1))^2} .

טענה 42 בניסוח המקור: "מ"ב) המרובע ההוה מנקבץ הנמשכים מן האחד עד מספר מונח הנה הוא שוה אל המעוקבים ההוים מהנמשכים מן האחד עד המספר המונח".

טענה 42 בניסוח של ימינו: הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (1+2+3+...+n)^2 = 1^3 + 2^3 + ... + n^3} .

הוכחת טענה 42 בניסוח המקור: "ויהיה הנקבץ נקבץ אבגדה ואומר שמרובע ההוה מנקבץ אבגדה שוה למעוקבים ההוים ממספרי אבגדה המופת שמרובע נקבץ אבגדה שווה למעוקב ה ולמרובע נקבץ אבגד אבל מרובע נקבץ אבגד שווה למעוקב ד ולמרובע נקבץ אבג והנה מרובע נקבץ אבג שווה למעוקב ג ולמרובע נקבץ אב והנה מרובע נקבץ אב שווה למעוקב ב ולמרובע א והנה מרובע א שווה למעוקב א א"כ מרובע נקבץ אבגדה שווה למעוקבים ההוים ממספרי אבגדה והוא מ"ש.

הרלב"ג משתמש בכל פעם בטענה 41 על כל חלק (הוא משתמש במספרים א-ה כלומר 1–5 אבל טוען כי ניתן להכליל זאת בעזרת הטיעון האינדוקטיבי):

בשלב הראשון: הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (1+2+3+4+5)^2 = 5^3 + (1+2+3+4)^2} .

בשלב השני: הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (1+2+3+4)^2 = 4^3 + (1+2+3)^2} .

בשלב השלישי: הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (1+2+3)^2 = 3^3 + (1+2)^2} .

בשלב הרביעי: הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (1+2)^2 = 2^3 + (1)^2} .

לבסוף הוא מאחד את כל הנ"ל ומקבל: הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (1+2+3+4+5)^2 = 5^3 + 4^3 +3^3 +2^3 + 1^3} , כדרוש.

השימוש החוזר שוב שוב בטענה שקשורה לכמות המספרים הקודמת שהייתה, היא עדות מובהקת לשימוש באינדוקציה, שכן מה שעשה הרלב"ג הוא את הדבר הבא:

בסיס האינדקוציה: עבור הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle n=1} נקבל הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle 1=(1)^2=1^3+0^2=1} ואכן הבסיס מתקיים.

הנחת האינדוקציה: נניח כי הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (1+2+3+...+n)^2 = 1^3 + 2^3 + ... + n^3} ונראה כי הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (1+2+3+...+n+(n+1))^2 = 1^3 + 2^3 + ... + n^3 + (n+1)^3} . מטענה 41 נקבל כי הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (1+2+3+...+ n+(n+1))^2 = (n+1)^3 + (1+2+3+...+n)^2} ומההנחה נקבל כי החלק הימני של אגף ימין הוא בדיוק הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (1+2+3+...+n)^2 = 1^3 + 2^3 + ... + n^3} , ולכן בסה"כ הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (1+2+3+...+n+(n+1))^2 = 1^3 + 2^3 + ... + n^3 + (n+1)^3} .

האינדוקציה מתקיימת ולכן הטענה נכונה.

זוהי לא הטענה היחידה שבה ניתן לראות שימוש באינדוקציה או בשיטות המזכירות אותה. גם בטענות בתחילת חלק א' שבו הרלב"ג מוכיח אסוציאטיביות של פעולת הכפל, הוא מתחיל בהוכחה של אסוציאטיביות של 3 מספרים, עובר להוכחה של 4 מספרים, משם ל-5 מספרים ומציין כי ניתן להמשיך כל פעם להשתמש בתכונה הקודמת כדי להוכיח את התכונה לכמות מספרים גדולה יותר.

בהוכחת משפט 10 הוא כותב את הדבר הבא: "... ויהיו חלקיו זט טל לח הנה מספר אלו החלקים הוא כמספר אחדי א… כל אחד מחלקי זט טל לח ימנהו ד כשיעור שטח ג בה וזה מבואר ממה שקדם …" ובכך מראה כיצד הטענה הקודמת מוכיחה את הבאה, וכך הלאה.

קומבינטוריקה

ערך מורחב – קומבינטוריקה
קובץ:Pascal's triangel.svg
משולש פסקל
קומבינטוריקה היא ענף במתמטיקה העוסק בעיקר בספירה, הן לשם השגת תוצאות, הן לעזרה בחישובים.

בסוף חלק א' מתאר רלב"ג מספר טענות והוכחות של זהויות קומבינטוריות. ההוכחות ואופן ניסוחן ארוכות ומעט מסורבלות, אבל הוא משתמש בכלים מתמטיים פורצי דרך.

לדוגמה, טענה 63: "ס"ג) כאשר היו מחברות מספר מונח מנושאים מתחלפים המתחלפות בסדר לבד מספר מה הנה מחברות המספר הנמשך אחר המונח מנושאים מתחלפים המתחלפות בסדר לבד הם כמו שטח מספר המחברות הקודמות במספר הנמשך אחר המספר המונח".

בטענה זו טוען הרלב"ג כי הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle P_{n+1} = (n+1)P_n} כאשר הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle P_n} מתאר את מספר הדרכים השונות לסדר הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle n} אלמנטים (ידוע כי הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle P_n=n!} ).

קובץ:ScienceOfMathematicsComte.jpg

הרלב"ג מוכיח את טענות 64–68 בסוף חלק א' (מובאות בשפה מודרנית):

  • 64. הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle P_{n,2}= n(n-1)} , כאשר הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle P_{n,m}} מתאר את מספר הדרכים לסדר הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle m} אלמנטים מתוך הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle n} אלמנטים.
  • 65. הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle P_{n,m+1} = P_{n,m}(n-m)} .
  • 66. הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle P_{n,m}=C_{n,m}P_m} , כאשר הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle C_{n,m}} הוא מספר הדרכים לבחור הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle m} אלמנטים מתוך הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle n} בלי חשיבות לסדר.
  • 67. הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle C_{n,m}={P_{n,m}\over{P_m}}} .
  • 68. הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle C_{n,n-m}=C_{n,m}} . זוהי טענה שניתן לראות בעזרת משולש פסקל.

שיטה זו של קומבינטוריקה תועדה באירופה רק כ-200 שנים לאחר פרסום הספר.

גורלו של החיבור ותפוצתו

'מעשה חושב' הוא חיבור מתמטי מעניין וחדשני. יש בו הוכחות רבות לטענות, עושה שימוש באינדוקציה מתמטית כ-300 שנה לפני השימוש המתועד הראשון באירופה וכן כולל אלגוריתמים רבים ובעיות שונות. למרות זאת לא זכה חיבור זה לפרסום ולחשיפה הראויים לו מסיבות מגוונות:[11]

  • החיבור, כמו כל יתר חיבוריו, נכתב בעברית. ככל הנראה לא שלט רלב"ג בלטינית, ערבית או יוונית, שפות שהיו בשימוש בזמנו בעניינים מדעיים. על כך מעידה ספרייתו שכללה ספרים בעברית בלבד וספרי מדע הכלליים בהם השתמש היו מתורגמים לעברית. לפיכך לא זכו חיבוריו לפרסום וחלק ניכר מהם הגיעו לידיעת המלומדים שנים רבות לאחר מותו. רק מספר מצומצם מכתביו המתמטיים תורגם ללטינית.
  • עבודתו הקדימה את זמנה. בעיקר בתחומים שאנו מכנים מתמטיקה בדידה וקומבינטוריקה שלא היו מוכרים בתקופתו.
  • בקרב היהודים היה הרלב"ג דמות שנויה במחלוקת, זאת בשל הפילוסופיה הרציונליסטית בה דגל, פילוסופיה שהקדימה את הרנסאנס בכ-200 שנה. עבודתו לא זכתה לפופולריות ורבים מקוראי העברית נמנעו ממנה. כך לדוגמה, ספרו הפילוסופי "מלחמות השם" כונה בידי מתנגדיו בלעג "מלחמות על השם". ולכן יהודים רבים התרחקו מכלל עבודותיו, גם אלו המדעיות.

שלא כחיבורו 'מעשה חושב', הגורל של המחקרים האסטרונומיים שלו היה טוב יותר ואלה תורגמו ללטינית וזכו להערכה רבה. מכתש בירח נקרא על שמו של רלב"ג מכתש רבי לוי (אנ').

קישורים חיצוניים

הערות שוליים

  1. ↑ "Ma'aseh Hoshev"., Library of Congress, Washington, D.C. 20540 USA
  2. ↑ Tamar Rudavsky, Gersonides, Winter 2020, Metaphysics Research Lab, Stanford University, 2020
  3. ↑ Jacob's Staff, www.surveyhistory.org
  4. ↑ Emily M. Zygiel et al., Various mutations compensate for a deleterious lacZα insert in the replication enhancer of M13 bacteriophage, PLOS ONE 12, 2017-04-26, עמ' e0176421 doi: 10.1371/journal.pone.0176421
  5. ↑ Leo Corry, Distributivity-like Results in the Medieval Traditions of Euclid's Elements, SpringerBriefs in History of Science and Technology, 2021 doi: 10.1007/978-3-030-79679-2
  6. ↑ Y. Tzvi Langermann, Shai Simonson, The Hebrew Mathematical Tradition, Science Across Cultures: The History of Non-Western Science, 2000, עמ' 167–188
  7. ↑ Leo Corry, Geometry and arithmetic in the medieval traditions of Euclid's "Elements": a view from Book II, Archive for History of Exact Sciences 67, 2013, עמ' 637–705
  8. ↑ Shai Simonson, The Missing Problems of Gersonides—A Critical Edition, I, Historia Mathematica 27, 2000-08-01, עמ' 243–302 doi: 10.1006/hmat.2000.2280
  9. ↑ Shai Simonson, The Missing Problems of Gersonides—A Critical Edition, II, Historia Mathematica 27, 2000-11-01, עמ' 384–431 doi: 10.1006/hmat.2000.2281
  10. ↑ Nachum L. Rabinovitch, Rabbi Levi Ben Gershon and the Origins of Mathematical Induction, Archive for History of Exact Sciences 6, 1970, עמ' 237–248
  11. ↑ Shai Simonson, The Mathematics of Levi ben Gershon, The Mathematics Teacher 93, 2000-11, עמ' 659–663 doi: 10.5951/mt.93.8.0659
הערך באדיבות ויקיפדיה העברית, קרדיט,
רשימת התורמים
רישיון cc-by-sa 3.0

מעשה חושב (רלב"ג)37048028Q121368185

אוחזר מתוך "https://www.hamichlol.org.il/w/index.php?title=מעשה_חושב_(רלב%22ג)&oldid=3309708"