Bir doğruya dışındaki bir noktadan hiç paralel çizilemiyorsa. İLE/VE
Bir doğruya dışındaki bir noktadan birden çok paralel çizilebiliyorsa. )
Bir üçgenin iç açılarının toplamı 180 dereceden küçük ise. İLE/VE
Bir üçgenin iç açılarının toplamı 180 dereceden büyük ise. )
1- Bir noktadan, bir noktaya, tek bir doğru çizilebilir.
2- Sonlu bir doğru, yine bir doğru olarak uzatılabilir.
3- Bir merkez ve bir mesafe, çemberi tanımlar.
4- Tüm dik açılar, birbirine eşittir.
5- Eğer bir doğru, iki doğruyu kesiyorsa iç açıları toplamı, iki dik açıdan küçük olan tarafta iki doğru kesişirler.
(Bir doğruya, dışındaki bir noktadan yalnız bir tek paralel doğru çizilebilir.[John Playfair]) )
Üç Geometri Türü
Öklid, Lobachevsky ve Riemann Geometrilerinin Kapsamlı Karşılaştırması
Temel Kavramsal Farklar
Öklid Geometrisi
Tam 1 paralel
Lobachevsky (Hiperbolik)
Sonsuz paralel
Riemann (Küresel)
Hiç paralel yok
Öklid Geometrisi
- Yüzey türü: Düz yüzey (düzlem)
- Gauss eğriliği: K = 0
- Paralel çizgiler: Tam 1 tane
- Üçgen açıları toplamı: = 180°
- Pi sayısı: π = 3.14159...
- Mesafe formülü: √[(x₂-x₁)² + (y₂-y₁)²]
- Günlük örnekler: Masa üstü, kağıt, ekran
Lobachevsky (Hiperbolik)
- Yüzey türü: Eyer biçiminde yüzey
- Gauss eğriliği: K < 0
- Paralel çizgiler: Sonsuz tane
- Üçgen açıları toplamı: < 180°
- Pi sayısı: π < 3.14159...
- Mesafe: Hiperbolik fonksiyonlar
- Günlük örnekler: At eyeri, Pringles cipsi
Riemann (Küresel)
- Yüzey türü: Küre yüzeyi
- Gauss eğriliği: K > 0
- Paralel çizgiler: Hiç yok
- Üçgen açıları toplamı: > 180°
- Pi sayısı: π > 3.14159...
- Mesafe: Büyük çember yayı
- Günlük örnekler: Dünya yüzeyi, top
Üçgen Açıları Toplamı Karşılaştırması
Üçgenin iç açıları toplamı geometri türüne göre değişir
Pratik Uygulama Alanları
Öklid
CAD yazılımları, 2D oyunlar, UI tasarımı, mimari çizimler
Lobachevsky
Özel görelilik teorisi, kristalografi, hiperbolik sanat
Riemann
GPS navigasyon, genel görelilik, harita projektörleri
Matematiksel Formüller ve Denklemler
Temel Matematiksel Farklar
Öklid Geometrisi
d = √[(x₂-x₁)² + (y₂-y₁)²]
C = 2πr
K = 0
Bir doğru dışındaki noktadan
o doğruya tam 1 paralel çizilebilir
Lobachevsky Geometrisi
d = ln|(1+u)/(1-u)|/2
u = tanh(r)
C = 2π sinh(r)
K = -1/R² < 0
Bir doğru dışındaki noktadan
o doğruya sonsuz paralel çizilebilir
Riemann Geometrisi
d = R × arccos(cos φ₁ cos φ₂ +
sin φ₁ sin φ₂ cos Δλ)
C = 2πR sin(r/R)
K = 1/R² > 0
Hiç paralel doğru yoktur
(tüm doğrular kesişir)
Gauss Eğriliği Karşılaştırması
Önemli Matematiksel İlişkiler
∬ K dA + ∮ κ ds = 2πχ(M)
K: Gauss eğriliği, κ: jeodezik eğrilik, χ(M): Euler karakteristiği
R^ρ_σμν = ∂_μΓ^ρ_νσ - ∂_νΓ^ρ_μσ + Γ^ρ_μλΓ^λ_νσ - Γ^ρ_νλΓ^λ_μσ
cos c = cos a cos b + sin a sin b cosh C
Hiperbolik kosinüs yasası
Programlama Uygulamaları
const dy = p2.y - p1.y;
return Math.sqrt(dx*dx + dy*dy);
const dx = p2.x - p1.x;
const dy = p2.y - p1.y;
const r = Math.sqrt(dx*dx + dy*dy);
const u = Math.tanh(r);
return Math.log((1+u)/(1-u)) / 2;
const lat1 = p1.lat * Math.PI/180;
const lat2 = p2.lat * Math.PI/180;
const dLon = (p2.lon - p1.lon) * Math.PI/180;
const a = Math.cos(lat1) * Math.cos(lat2) +
Math.sin(lat1) * Math.sin(lat2) * Math.cos(dLon);
return R * Math.acos(Math.min(1, a));
Kullanım Örnekleri
const euclidDist = EuclideanGeometry.distance({x: 0, y: 0}, {x: 3, y: 4}); // 5
const euclidCirc = EuclideanGeometry.circumference(10); // 2π * 10 = 62.83
const hyperDist = LobachevskyGeometry.distance({x: 0, y: 0}, {x: 1, y: 1});
const hyperCirc = LobachevskyGeometry.circumference(1); // 2π * sinh(1)
const earthRadius = 6371; // km
const sphereDist = RiemannGeometry.distance(
{lat: 41.0, lon: 29.0}, // İstanbul
{lat: 48.9, lon: 2.3}, // Paris
earthRadius
); // ~2200 km
Gerçek Dünya Uygulamaları
Öklid Geometrisi
- CAD/CAM yazılımları
- 2D oyun motorları
- Kullanıcı arayüzü tasarımı
- Mimari çizim programları
- Grafik tasarım araçları
Lobachevsky Geometrisi
- Özel görelilik hesaplamaları
- Kristalografi simülasyonları
- Hiperbolik sanat uygulamaları
- Ağ teorisi ve graf analizi
- Yapay sinir ağları
Riemann Geometrisi
- GPS navigasyon sistemleri
- Genel görelilik simülasyonları
- Harita projeksiyonları
- Jeodezi uygulamaları
- Uzay misyonu hesaplamaları
Bu üç geometri arasındaki en temel fark, meşhur Paralellik Aksiyomu'na (ya da Beşinci Postüla'ya) yaklaşımlarıdır. Tüm farklar bu tek varsayımdaki değişiklikten doğar.
1. Kavramsal Farklar ve Anlaşılması
Anlaşılması İçin Bir Benzetme
- Öklid Geometrisi (Sıfır Eğrilik): Düz bir kâğıt yüzeyi düşünün. Bu, sezgilerimize en uygun olan geometridir.
- Riemann Geometrisi (Pozitif Eğrilik): Bir kürenin (örneğin bir portakalın ya da Dünya'nın) yüzeyini düşünün.
- Lobaçevski Geometrisi (Negatif Eğrilik): Bir at eyerinin yüzeyini ya da bir patates cipsini düşünün. Her noktada zıt yönlere doğru bükülen bir yüzeydir.
Şimdi bu benzetmeler üzerinden temel farklara bakalım:
Paralellik Aksiyomu:
- Öklid: Düz bir kâğıt üzerinde, bir doğruya dışındaki bir noktadan yalnızca bir tane paralel doğru çizebilirsiniz.
- Riemann: Küre yüzeyinde "paralel" doğrular çizemezsiniz. Çünkü küre yüzeyindeki tüm "doğrular" (en kısa yollar, yani büyük daireler) eninde sonunda birbiriyle kesişir. Kısacası, bir doğruya dışındaki bir noktadan hiçbir paralel doğru çizilemez.
- Lobaçevski: Eyer yüzeyinde, bir doğruya dışındaki bir noktadan sonsuz sayıda paralel doğru çizebilirsiniz. Bu doğrular, verilen ilk doğruyu asla kesmezler.
Üçgenin İç Açıları Toplamı:
- Öklid: Düz kâğıt üzerindeki bir üçgenin iç açıları toplamı tam olarak 180°'dir.
- Riemann: Küre yüzeyine çizilmiş bir üçgenin iç açıları toplamı her zaman 180°'den büyüktür.
- Lobaçevski: Eyer yüzeyine çizilmiş bir üçgenin iç açıları toplamı her zaman 180°'den küçüktür.
Özellik | Öklid Geometrisi | Riemann Geometrisi (Küresel) | Lobaçevski Geometrisi (Hiperbolik) |
---|---|---|---|
Yüzey Benzetmesi | Düzlem (Kâğıt) | Küre | Eyer |
Eğrilik | Sıfır | Pozitif | Negatif |
Paralellik | Bir doğruya dışındaki bir noktadan tek bir paralel çizilir. | Paralel doğrular yoktur; tüm doğrular kesişir. | Bir doğruya dışındaki bir noktadan sonsuz paralel çizilir. |
Üçgen İç Açıları | Tam olarak 180° | 180°'den büyük | 180°'den küçük |
Uygulama Alanı | Gündelik hayat, mühendislik, klasik fizik | Kozmoloji, genel görelilik, Dünya yüzeyinde seyrüsefer (GPS) | Genel görelilik, karmaşık ağ analizi, soyut matematik |
2. Matematiksel Formül Farkı
Bu geometriler arasındaki fark, en temel düzeyde, iki nokta arasındaki mesafeyi ölçen formülde, yani metrikte yatar. İki boyutlu bir uzay için bu formüller (çizgi öğesi ds) şöyledir:
- Öklid Geometrisi (Kartezyen Koordinatlarda):
Bu, Pisagor teoreminden bildiğimiz basit uzaklık formülüdür. $dx$ ve $dy$, x ve y eksenlerindeki sonsuz küçük değişimlerdir. Bu metrik, uzayın "düz" olduğunu belirtir.
ds² = dx² + dy²
- Riemann Geometrisi (Küresel Koordinatlarda):
$R$ yarıçaplı bir küre yüzeyi için metrik şöyledir. $R$ kürenin yarıçapı, θ ve φ ise enlem ve boylama karşılık gelen açılardır. Formüldeki $sin²(θ)$ terimi, uzayın eğriliğini yansıtır.
ds² = R² dθ² + R² sin²(θ) dφ²
- Lobaçevski Geometrisi (Poincaré Disk Modeli):
Bu geometriyi temsil etmenin bir yolu olan Poincaré diskinde metrik şöyledir. Paydadaki terim, diskin merkezinden kenarına doğru yaklaştıkça mesafelerin logaritmik olarak "genişlemesine" neden olur.
ds² = 4(dx² + dy²) / (1 - (x² + y²))²
3. Kodlama İlişkisi ve Farkı
Bu geometrilerin kodlamadaki yansımaları, genellikle uğraşılan problemin doğasına bağlıdır.
- Öklid Geometrisi:
- İlişki/Kodlama: Neredeyse tüm standart bilgisayar grafikleri, oyun motorları (Unity, Unreal Engine vb.) ve simülasyonlar varsayılan olarak Öklid geometrisini kullanır. Vektörler
(x, y, z)
ile temsil edilir. Toplama, çıkarma, nokta çarpım, çapraz çarpım gibi standart vektör işlemleri bu geometrinin temelini oluşturur. - Fark: Kodlaması en basit ve en sezgisel olanıdır.
vectorA + vectorB
gibi bir işlem, düz bir çizgide hareket anlamına gelir.
- İlişki/Kodlama: Neredeyse tüm standart bilgisayar grafikleri, oyun motorları (Unity, Unreal Engine vb.) ve simülasyonlar varsayılan olarak Öklid geometrisini kullanır. Vektörler
- Riemann Geometrisi:
- İlişki/Kodlama: Dünya yüzeyiyle ilgili uygulamalarda zorunludur. GPS sistemleri, uçuş simülatörleri, harita servisleri (Google Earth, OpenStreetMap) ve astronomi yazılımları bu geometriyi kullanır.
- Fark: Genellikle enlem ve boylam gibi küresel koordinatlar
(latitude, longitude)
kullanılır. İki nokta arasındaki en kısa mesafeyi bulmak için Pisagor teoremi yerine Haversine formülü gibi özel algoritmalar gerekir.
- Lobaçevski Geometrisi:
- İlişki/Kodlama: Daha niş alanlarda kullanılır. Bazı oyunlar, sezgisel olmayan ve sonsuz gibi görünen alanlar yaratmak için bu geometriyi kullanır (örneğin, HyperRogue oyunu).
- Fark: Kodlaması en karmaşık olanıdır. Lobaçevski uzayını temsil etmek için Poincaré diski ya da Klein modeli gibi bir model seçmeniz gerekir. Tüm geometrik işlemler bu modelin metrik formülüne göre yeniden tanımlanmalıdır.
Henüz yorum eklenmemiş. İlk yorumu siz ekleyebilirsiniz.