Εμφάνιση αναρτήσεων με ετικέτα μαθηματικά και τέχνη. Εμφάνιση όλων των αναρτήσεων
Εμφάνιση αναρτήσεων με ετικέτα μαθηματικά και τέχνη. Εμφάνιση όλων των αναρτήσεων

Κυριακή 1 Μαρτίου 2020

Τα Μαθηματικά στην Τέχνη: Κώνος


ΚΩΝΟΣ


Τα βιβλία γράφουν...

Ορθός κώνος ή κώνος εκ περιστροφής ή απλώς κώνος λέγεται το στερεό σχήμα που παράγεται από την περιστροφή ενός ορθογωνίου τριγώνου γύρω από μία κάθετη πλευρά του.

Christofer Andrukiewicz (Σύγχρονος ζωγράφος) - "Lady in a Cone Hat"

Terry Romero Paul (Σύγχρονη ζωγράφος) - "Melted Coffee Ice Cream" (2018)

Terry Romero Paul (Σύγχρονη ζωγράφος) - "Cones and More Cones" (2014)

Wayne Thiebaud (γεν. 1920) - "Clown Cones" (2000)

Gerhard Richter (Σύγχρονος ζωγράφος) - "Kegel (Cone)" (1985)

Russell Kightley (Σύγχρονος καλλιτέχνης) - "Cone"


ΚΟΛΟΥΡΟΣ ΚΩΝΟΣ


Τα βιβλία γράφουν...

Κόλουρος κώνος λέγεται το στερεό σχήμα που παράγεται από την περιστροφή ενός ορθογωνίου τραπεζίου γύρω από την κάθετη προς τις βάσεις πλευρά του.

Scott Budgell (a.k.a. Jazzberry Blue) (Σύγχρονος graphic artist) - "Conical Frustum"


ΚΩΝΙΚΕΣ ΤΟΜΕΣ

Τα βιβλία γράφουν...

Κωνική τομή ονομάζεται μια καμπύλη που προκύπτει από την τομή κώνου και επιπέδου, ή ακριβέστερα, από την τομή ενός επιπέδου με δύο ίσες ορθές άπειρες κωνικές επιφάνειες που έχουν κοινό άξονα και συνδέονται στην κορυφή τους. Η θέση του επιπέδου ως προς τον κώνο καθορίζει τη μορφή της κωνικής τομής:

  • Αν το επίπεδο είναι κάθετο στον άξονα του κώνου, η κωνική τομή είναι ένας κύκλος.
  • Αν το επίπεδο δεν είναι κάθετο στον άξονα του κώνου και τέμνει όλες τις γενέτειρες αυτού, η κλειστή καμπύλη που δημιουργείται είναι μια έλλειψη.
  • Αν το επίπεδο είναι παράλληλο προς μια γενέτειρα του κώνου, η κωνική τομή είναι παραβολή.
  • Αν το επίπεδο δεν είναι κάθετο στον άξονα του κώνου και ούτε παράλληλο προς μια γενέτειρα αυτού, τότε η κωνική τομή είναι υπερβολή.
  • Τέλος, αν το επίπεδο διέρχεται από την κορυφή του κώνου, η τομή λέγεται εκφυλισμένη κωνική τομή και στην περίπτωση αυτή έχουμε ένα σημείο ή ένα ζεύγος ευθειών που διέρχονται από την κορυφή του κώνου.



Russell Kightley (Σύγχρονος καλλιτέχνης) - "Conic Sections"


Πηγές:

Σάββατο 1 Φεβρουαρίου 2020

Τα Μαθηματικά στην Τέχνη: Στερεά εκ περιστροφής - Κύλινδρος


Στο πλαίσιο του πρότζεκτ "Τα Μαθηματικά στην Τέχνη" γνωρίσαμε μέσω της τέχνης την πρώτη οικογένεια γεωμετρικών στερεών, που ήταν τα πολύεδρα. Συγκεκριμένα, είδαμε τον κύβο, το ορθογώνιο παραλληλεπίπεδο, τις πυραμίδες, τα πρίσματα, τα πλατωνικά στερεά, τα αρχιμήδεια στερεά, διάφορα επιπλέον κυρτά πολύεδρα και τέλος διάφορα μη κυρτά και αστεροειδή πολύεδρα. Τα στερεά εκ περιστροφής είναι η δεύτερη οικογένεια στερεών που θα μάθουμε μέσα από το πρότζεκτ αυτό. 


ΣΤΕΡΕΑ ΚΑΙ ΕΠΙΦΑΝΕΙΕΣ ΕΚ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΗΣ


Τα βιβλία γράφουν...

Τα στερεά εκ περιστροφής δημιουργούνται κατά την περιστροφή ενός επίπεδου σχήματος γύρω από άξονα περιστροφής (μια ευθεία) ο οποίος βρίσκεται στο ίδιο επίπεδο με το αρχικό επίπεδο σχήμα.

Όμοια, οι επιφάνειες εκ περιστροφής δημιουργούνται κατά την περιστροφή μιας επίπεδης γραμμής γύρω από άξονα περιστροφής που βρίσκεται στο επίπεδο της γραμμής. Τα σημεία της γραμμής αυτής, που λέγεται γενέτειρα, κατά την περιστροφή γράφουν κύκλους που βρίσκονται σε επίπεδα κάθετα στον άξονα περιστροφής και έχουν τα κέντρα τους στον άξονα αυτό.
Δηλαδή όταν μιλάμε για επιφάνεια εκ περιστροφής, εννοούμε την εξωτερική επιφάνεια του στερεού.

Δείτε εδώ ένα παράδειγμα δημιουργίας στερεού εκ περιστροφής στο Geogebra.

Στα επόμενα θα γνωρίσουμε τα σημαντικότερα στερεά εκ περιστροφής.


ΚΥΛΙΝΔΡΟΣ

Andy Warhol (1928 - 1987) - "Cambell's Soup Can" (Μέρος της σειράς "Cambell's Soup Cans" από 32 πίνακες του 1962)

Terrie Lombardi (Σύγχρονη ζωγράφος) - "Mashine Shop in Taos"

Wayne Thiebaud (γεν. 1920) - "Candies" (1966)

Wayne Thiebaud (γεν. 1920)

Wayne Thiebaud (γεν. 1920) - "Two Paint Cans" (1987)

Robbie Allen (Σύγχρονος ζωγράφος) - "Burning the Midnight Oil" (2017)

Serhiy Naberezhnykh (γεν. 1956) - "Cylinders"

Russell Kightley (Σύγχρονος καλλιτέχνης) - "Cylinder Equations"

Russell Kightley (Σύγχρονος καλλιτέχνης) - "Cylinder Equations"

Scott Budgell (a.k.a. Jazzberry Blue) (Σύγχρονος graphic artist) - "Cylinder"


Τα βιβλία γράφουν...

Ορθός κυκλικός κύλινδρος ή κύλινδρος εκ περιστροφής ή απλώς κύλινδρος λέγεται το σχήμα που παράγεται από ένα ορθογώνιο παραλληλόγραμμο, το οποίο εκτελεί μία πλήρη περιστροφή στο χώρο γύρω από τη μία πλευρά του.


Πηγές:

Σάββατο 4 Ιανουαρίου 2020

Τα Μαθηματικά στην Τέχνη: Μη κυρτά και αστεροειδή πολύεδρα


Αστεροειδή Πολύεδρα ή Αστέρες Πολύεδρα



Συνεχίζουμε, μέσω της τέχνης, την περιήγηση στον κόσμο των πολυέδρων, αυτή τη φορά με αστεροειδή (ή αστρόμορφα) πολύεδρα. Πρόκειται για μη κυρτά πολύεδρα, είναι δηλαδή αυτοτεμνόμενα.


Στο βιβλίο του Welzel Jamnitzer "Perspectiva Corporum Regularium" ("Προοπτική Κανονικών Στερεών", 1568), απεικονίζονται διάφορα αστεροειδή πολύεδρα.


Πολύεδρα Kepler-Poinsot


Τα βιβλία γράφουν...

Υπάρχουν τέσσερα κανονικά αστεροειδή πολύεδρα, των οποίων οι έδρες τέμνουν το πολύεδρο, γνωστά ως πολύεδρα των Kepler-Poinsot.

Μικρό αστεροειδές δωδεκάεδρο

Το μικρό αστεροειδές δωδεκάεδρο πρωτοεμφανίστηκε περίπου το 1430 σε ένα μωσαϊκό του Paolo Uccello (1397 - 1475) στο πάτωμα του καθεδρικού του Σαν Μάρκο στη Βιέννη (Muraro, 1955). Αναλύθηκε  από τον Kepler στο έργο του "Harmonice Mundi" ("Αρμονικός Κόσμος", 1619) και ξανά από τον Poinsot το 1809.

M.C. Escher (1898 - 1972) - "Gravitation" (1952)

Γλυπτό εμπνευσμένο από το μικρό αστεροειδές δωδεκάεδρο του πίνακα "Gravitation" του Maurits Cornellis Escher.
Διακοσμεί το χώρο του Πανεπιστημίου του Twente της Ολλανδίας.

Richard Starks (Σύγχρονος γλύπτης) - "Small Stellated Dodecahedron" (2016)


Μεγάλο αστεροειδές δωδεκάεδρο

Στο βιβλίο του Welzel Jamnitzer "Perspectiva Corporum Regularium" ("Προοπτική Κανονικών Στερεών", 1568), υπάρχει ένα σκίτσο του μεγάλου αστεροειδούς δωδεκαέδρου.

The Playful Geometer (σύγχρονος μηχανικός και καλλιτέχνης) - "Great Stellated Dodecahedron" (2009)
Γλυπτό-φωτιστικό


Vebjørn Sand (γεν. 1966) - "The Kepler Star" (2000)
Γλυπτό που διακοσμεί το αεροδρόμιο του Όσλο, Νορβηγία, γνωστό και ως "Norwegian Peace Star". Αποτελείται από ένα εικοσάεδρο και ένα δωδεκάεδρο μέσα σε ένα μεγάλο αστεροειδές δωδεκάεδρο.

Μεγάλο αστεροειδές δωδεκάεδρο εγγεγραμμένο σ' ένα οκταγωνικό πρίσμα, στο βιβλίο "Harmonice Mundi" ("Αρμονικός Κόσμος", 1619)  του Johannes Kepler

Μεγάλα και μικρά αστεροειδή δωδεκάεδρα στο βιβλίο "Harmonice Mundi" ("Αρμονικός Κόσμος", 1619)  του Johannes Kepler


Μεγάλο δωδεκάεδρο

Στο βιβλίο του Welzel Jamnitzer "Perspectiva Corporum Regularium" ("Προοπτική Κανονικών Στερεών", 1568), συναντάμε ένα σκίτσο του μεγάλου δωδεκαέδρου.


Μεγάλο εικοσάεδρο


Σχέδιο του Leonardo da Vinci  για το βιβλίο του Luca Paccioli "De Divina Proportione" ("Περί της Θείας Αναλογίας", 1509)

Σχέδιο του Leonardo da Vinci  για το βιβλίο του Luca Paccioli "De Divina Proportione" (1509)
"Ycocedron Elevatus Vacuus"
Σχέδιο του Leonardo da Vinci  για το βιβλίο του Luca Paccioli "De Divina Proportione" ("Περί της Θείας Αναλογίας", 1509)


Amber Brookman (Σύγχρονος καλλιτέχνης) - "Great Icosahedron"
Amber Brookman (Σύγχρονος καλλιτέχνης) - "Great Icosahedron"


Σελίδα από το βιβλίο του Lorenzo Sirigatti (1561 - 1614), "La Pratica di Perspettiva" ("Η Πρακτική της Προοπτικής", Βενετία, 1596), ένα βιβλίο για καλλιτέχνες και αρχιτέκτονες.  Απεικονίζονται, από πάνω προς τα κάτω: Μικρό αστεροειδές δωδεκάεδρο, 72εδρη σφαίρα και Μεγάλο εικοσάεδρο.


Διάφορα άλλα αστεροειδή πολύεδρα


Εκτός από τα πολύεδρα των Kepler-Poinsot, έχουμε και άλλα γνωστά αστεροειδή πολύεδρα.


Πρώτο αστεροειδές ρομβικό δωδεκάεδρο ή στερεό του Escher

Το στερεό του Escher είναι το στερεό που απεικονίζεται στην κορυφή του δεξιού βάθρου στην ξυλογραφία "Waterfalls" του M.C. Escher:

M.C. Escher (1898 - 1972) - "Waterfalls" (1961)

M.C. Escher (1898 - 1972) - "Stars" (1948)
Υπάρχει μια ομοιότητα μεταξύ αυτών των πολυέδρων και εκείνων του Leonardo da Vinci στο βιβλίο του Luca Paccioli.


Τριάκις Οκτάεδρο ή Αστεροειδές/αστερώδες οκτάεδρο


Αποτελεί σύνθεση δύο τετραέδρων. Επίσης είναι ο μοναδικός αστερισμός του οκταέδρου.

"Octocedron Elevatus Solidus"
Σχέδιο του Leonardo da Vinci για το βιβλίο του Luca Paccioli "De Divina Proportione" ("Περί της Θείας Αναλογίας", τρίτο βιβλίο, 1509).
Αργότερα (1611), ο Kepler ονόμασε το στερεό αυτό Stella Octangula.

"Octocedron Elevatus Vacuus"
Σχέδιο του Leonardo da Vinci για το βιβλίο του Luca Paccioli "De Divina Proportione" ("Περί της Θείας Αναλογίας", τρίτο βιβλίο, 1509)

Διακοσμητική λεπτομέρεια στο Υπαίθριο Μουσείο Πολιτισμού και Ιστορίας στο Μέλανα Δρυμό της Γερμανίας
(Swarzwælder Freilichtmuseum Vogtsbauernhof)


Πολυεδρική ένωση κύβου και οκταέδρου


Αποτελεί σύνθεση ενός κύβου και ενός οκταέδρου. Είναι επίσης ο πρώτος αστερισμός του κυβοκταέδρου. Τέλος, μπορεί να κατασκευαστεί από ένα κυβοκτάεδρο, με προσθήκη τριγωνικών και τετραγωνικών πυραμίδων σε κάθε έδρα του.

Vincent Fink (Σύγχρονος ζωγράφος)


Vincent Fink (Σύγχρονος ζωγράφος) - "Mr. Octahedron Iteration 1"
Εκτός από το κυβο-οκτάεδρο στο πάνω-δεξιά μέρος του πίνακα, ο ζωγράφος έχει απεικονίσει κύβους και οκτάεδρα σε διάφορα μεγέθη.


Πρώτος σύνθετος αστερισμός του εικοσιδωδεκαέδρου (Πολυεδρική ένωση πέντε οκταέδρων)


"Vigintisex Basilum Elevatus Vacuus"
Σχέδιο του Leonardo da Vinci για το βιβλίο του Luca Paccioli "De Divina Proportione" ("Περί της Θείας Αναλογίας", 1509)


Τα βιβλία γράφουν...

Ένα επαυξημένο πολύεδρο προκύπτει, αν στο αρχικό πολύεδρο προσαρτήσουμε σε κάθε κάθε έδρα του μια πυραμίδα με βάση την έδρα αυτή.


Τριάκις Τετράεδρο ή Επαυξημένο Τετράεδρο


Μπορεί να προκύψει από ένα τετράεδρο αν σε κάθε έδρα του "κολλήσουμε" μια τριγωνική πυραμίδα.

"Tetracedron Elevatus Vacuus"
Σχέδιο του Leonardo da Vinci για το βιβλίο του Luca Paccioli "De Divina Proportione" ("Περί της Θείας Αναλογίας", 1509)

"Tetracedron Elevatus Vacuus - Tetracedron Elevatus Solidus"
Αφίσα για το Μουσείο Leonardo da Vinci στην πόλη Vinci της Ιταλίας, πρότζεκτ με τον Dirk Huylebrouck

Oliver Gustav (Σύγχρονος καλλιτέχνης) - "Elevated Tetrahedron"


Επαυξημένος Κύβος ή Επαυξημένο Εξάεδρο

Μπορεί να προκύψει από έναν κύβο αν σε κάθε έδρα του "κολλήσουμε" μια τετραγωνική πυραμίδα.


"Hexacedron Elevatus Vacuus"
Σχέδιο του Leonardo da Vinci στο βιβλίο του Luca Paccioli "De Divina Proportione" ("Περί της Θείας Αναλογίας", τρίτο βιβλίο, 1509)


Επαυξημένος Κόλουρος Κύβος ή Επαυξημένο Κόλουρο Εξάεδρο

Μπορεί να προκύψει από έναν κόλουρο κύβο αν σε κάθε έδρα του "κολλήσουμε" οκταγωνικές ή τριγωνικές πυραμίδες.


"Exacedron Abscisus Elevatus Vacuus"
Σχέδιο του Leonardo da Vinci για το βιβλίο του Luca Paccioli "De Divina Proportione" ("Περί της Θείας Αναλογίας", τρίτο βιβλίο, 1509)

"Exacedron Abscisus Elevatus Vacuus"
Σχέδιο του Leonardo da Vinci για το βιβλίο του Luca Paccioli "De Divina Proportione" ("Περί της Θείας Αναλογίας", τρίτο βιβλίο, 1509)


"Exacedron Abscisus Elevatus Vacuus - Exacedron Abscisus Elevatus Solidus"
Αφίσα για το Μουσείο Leonardo da Vinci στην πόλη Vinci της Ιταλίας, πρότζεκτ με τον Dirk Huylebrouck



Πεντάκις δωδεκάεδρο

Μπορεί να προκύψει από ένα δωδεκάεδρο αν σε κάθε έδρα του "κολλήσουμε" πενταγωνικές πυραμίδες. Έχει 5x12 = 60 έδρες, εξ' ου και το όνομά του.


"Duodecedron Elevatus Vacuus"
Σχέδιο του Leonardo da Vinci για το βιβλίο του Luca Paccioli "De Divina Proportione" ("Περί της Θείας Αναλογίας", 1509)


Επαυξημένο εικοσιδωδεκάεδρο

Μπορεί να προκύψει από ένα εικοσιδωδεκάεδρο αν σε κάθε έδρα του "κολλήσουμε" πενταγωνικές ή τριγωνικές πυραμίδες.


"Duodecedron Abscisus Elevatus Vacuus"
Σχέδιο του Leonardo da Vinci για το βιβλίο του Luca Paccioli "De Divina Proportione" ("Περί της Θείας Αναλογίας, 1509)

"Duodecedron Abscisus Elevatus Vacuus"
Πιστή αναπαραγωγή της κατασκευής του da Vinci από τον σύγχρονο μαθηματικό και καλλιτέχνη, George Hart (1999)

"Duodecedron Abscisus Elevatus Vacuus - Duodecedron Abscisus Elevatus Solidus"
Αφίσα για το Μουσείο Leonardo da Vinci στην πόλη Vinci της Ιταλίας, πρότζεκτ με τον Dirk Huylebrouck

Πρόκειται για το αστεροειδές πολύεδρο στο κάτω μέρος του ξυλόγλυπτου της εικόνας:

Αναγεννησιακό ξυλόγλυπτο (Intarsia), έργο του Fra Giovanni da Verona (1457 - 1525). Σκευοφυλάκιο της Αγίας Μαρίνας στο αρμόνιο της Βερόνα 
(περ. 1494 - 1499).
Απεικονίζονται με τη σειρά, από πάνω προς τα κάτω: Επαυξημένος κύβος, κυβοκτάεδρο και επαυξημένο εικοσιδωδεκάεδρο. 


Αναγεννησιακό ξυλόγλυπτο (Intarsia), έργο του Fra Giovanni da Verona (1457 - 1525). Μοναστήρι του Monte Olivetto, κοντά στη Siena (περ. 1503 - 1506).



Παρατηρούμε ότι όλες οι απεικονίσεις των πολυέδρων είναι επηρεασμένες από την τεχνοτροπία του Leonardo da Vinci στο βιβλίο του Luca Pacioli, "De Divina Proportione" (1509). Ο τελευταίος ήταν δάσκαλος της Ευκλείδειας Γεωμετρίας για τον da Vinci και τον βοήθησε στις κατασκευές του ως μηχανικός.


Διάφορα μη κυρτά πολύεδρα


Σελίδα από το βιβλίο του Lorenz Stoer "Geometria et Perspectiva ("Γεωμετρία και Προοπτική", Νυρεμβέργη, 1567). Το βιβλίο αυτό περιείχε μια σειρά τυπωμάτων με σχέδια για ξυλόγλυπτα, με φανταστικά τοπία και μη κυρτά πολύεδρα, όπως αυτό της εικόνας.


Τα βιβλία γράφουν...

Οι επιφάνειες των μη κυρτών πολυέδρων -σε αντίθεση με τα κυρτά- μπορεί να έχουν χαρακτηριστική Euler διάφορους αριθμούς.


Τα αστεροειδή πολύεδρα παρουσιάζουν ποικίλες συμμετρίες και ομάδες συμμετριών, οι οποίες μελετώνται από τη σύγχρονη Θεωρία Ομάδων. Πιστεύεται ότι οι συμμετρίες αυτές είναι ο κύριος λόγος που τα αστεροειδή πολύεδρα ενέπνευσαν τόσο έντονα τους καλλιτέχνες, ειδικά κατά την Αναγέννηση.



Πηγές: