Текст
                    ....... М№ЙВ


Д. Ю. ПАНОВ СЧЕТНАЯ ЛИНЕЙКА ИЗДАНИЕ ДВАДЦАТЬ ЧЕТВЕРТОЕ, СТЕРЕОТИПНОЕ МОСКВА «НАУКА» ГЛАВНАЯ РЕДАКЦИЯ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1978
518 П 13 УДК 681.143:518.5 Счетная линейка. Д. Ю. Па нов, изд. 24-е, Главная редакция физико-математической литературы изд-ва «Наука», М., 1978. Назначение этой книги — научить считать на счетной линейке и служить справочником в дальнейшей работе для лиц, уже умеющих пользоваться линейкой. Книга разбита на два концентра. Первый концентр обучает простейшим вычислениям (умножение, деление, возведение в степень, извлечение корпя), которых достаточно, впрочем, для большинства практических расчетов. Второй концентр обучает более сложным вычислениям (включая вычисления с перевернутым движком, логарифмы, тригонометрические вычисления, решение трехчленных уравнений, вычисления на линейках с двойными логарифмическими шкалами) и требует большей математической подготовки. Книга может служить учебным пособием при про¬ хождении соответствующего раздела курса математики для учащихся школ, техникумов и вузов. „ 20204—091 П 053 (02)-78 Без ®бъявл.
СОДЕРЖАНИЕ Предисловие 4 Введение 5 Первый концентр 7 I. На чем основано устройство счетной линейки 7 II. Общее описание счетной линейки 18 III. Шкалы линейки; чтение и установка чисел 20 IV. Умножение и деление 29 V. Пропорции 36 VI. Квадраты и квадратные корни 39 VII. Кубы и кубические корни 45 VIII. Комбинированные действия 50 IX. Особые значки на шкалах 52 X. Линейка как таблица 54 Второй концентр . . . . 55 XI. Пропорциональные вычисления с квадратами и кубами 55 XII. Перевертывание движка 58 ХШ. Обратная шкала 69 XIV. Логарифмы 70 XV. Вычисление тригонометрических величин 73 XVI. Вычисление некоторых выражений, получаемых при помощи сложе¬ ния и вычитания 107 XVII. Значки, нанесенные на линейке 111 XVIII. Решение уравнений 112 XIX. Счетные линейки с двойными логарифмическими шкалами 132 Ответы к задачам • 1711
ПРЕДИСЛОВИЕ Круг лиц, для которых в основном предназначена эта книжка,— это читатели, имеющие уже небольшую математическую подготовку. Назначение книжки — научить считать на счетной линейке и в известной мере служить справочником в дальнейшей работе для человека, уже выучившегося по ней считать. Книга разбита на два концентра. Первый концентр заключает в себе сведения, необходимые для того, чтобы выучиться делать на линейке простейшие вычисления, достаточные, впрочем, для большинства практических расчетов; этот концентр может быть усвоен читателями, имеющими самую незначительную подготовку. Второй концентр объемлет более сложные вычисления (включая вычисления с перевернутым движком, логарифмы, тригонометри¬ ческие вычисления, решение трехчленных уравнений, вычисления на линейках с двойными логарифмическими шкалами). В настоящем издании рассмотрены также простейшие действия с комплексными числами (вычисление модуля и аргумента, действительной и мни¬ мой части комплексного числа). Эта книжка рассчитана на то, чтобы читатель, знакомящийся по ней с работой на счетной линейке, не ограничивался одним чтением. Эту книжку нельзя «прочесть»: ее можно только прора¬ ботать с карандашом и счетной линейкой в руках. Всех, познакомившихся с этой книжкой и желающих высказать какие-либо свои соображения о ней, просим писать по адресу: 117071, г. Москва, В-71, Ленинский проспект, 15, издательство «Наука», Главная редакция физико-математической литературы. Автор благодарит всех своих многочисленных корреспондентов, приславших отзывы о различных изданиях этой книжки, отдель¬ ные замечания и предложения которых учтены при подготовке последних изданий. Д- Панов
ВВЕДЕНИЕ 1. В настоящее время ни один технический работник не может считаться полноценным, если он не умеет считать на счетной ли¬ нейке. Да это и понятно. На вопрос, сколько весит чугунная бол¬ ванка диаметром 130 мм, длиной 250 мм, человек, не умеющий считать на линейке, считая в уме, отвечает примерно так: «Диа¬ метр—130, значит, площадь основания примерно 1302:4-3,1, это будет 16900 * 3,1, а это примерно равно 4200-3,1 или 13 000 мм2. Объем будет около 13000-250 = 3250000мм3 = 3,25дм3. Удельный вес чу¬ гуна—7,2, значит, вес болванки около 3,25-7,2 или 23/сг». На это уходит времени по меньшей мере Р/а минуты при большом навыке к вычислению в уме. Человек, умеющий считать на линейке, даст ответ на этот вопрос через десять секунд: «Вес болванки 23,6 кг». Счетная линейка обладает целым рядом достоинств. При сравнительной своей компактности она позволяет произво¬ дить расчеты, вообще говоря, с тремя верными знаками (чего вполне достаточно почти для всех практических вычислений), при¬ том во много раз быстрее, чем на любом другом счетном аппарате (если не говорить об электронных вычислительных машинах), не говоря уже о вычислениях «на бумаге»; работа на счетной линейке неутомительна, а обращение с ней очень несложно. По этим причинам счетная линейка применяется для большин¬ ства технических расчетов, сводя необходимую вычислительную работу к минимуму. Распространение счетной линейки характеризует, до некоторой степени, технический уровень страны, так как там, где привилась счетная линейка — конец расчетам «на глазок» и «на авось». Не только каждый инженер и техник, но и рабочий высокой квали¬ фикации должны уметь пользоваться счетной линейкой. Мы ставим себе в этом руководстве задачу научить пользоваться линейкой (по крайней мере для простейших вычислений) даже не очень квалифицированных работников заводов и фабрик, технических и счетных учреждений. 2. Для того чтобы выучиться считать на счетной линейке, необходимо не только усвоить ее устройство, принципы ее действия
6 ВВЕДЕНИЕ и приемы счета на ней, но — и это самое главное—фактически считать на ней. Все качества хорошего счетчика — быстроту, легкость, точность, уверенность в работе с линейкой—можно при¬ обрести только непрестанной практикой. 3. В этой книжке нет разделения материала на «теорию» и «за¬ дачи». И то и другое слито в одно органическое целое. Поэтому при чтении этой книжки нужно проделывать одновременно все указанные в ней упражнения и притом именно в том месте, где они указаны. Пропускать их нельзя: при пропуске некоторых упражнений все дальнейшее будет непонятно (в особенности это относится к первому концентру). Книжку нужно проработать с начала и до конца. Для того чтобы выучиться основным приемам счета, достаточно первого концентра; чтобы узнать линейку лучше и подробнее, необходимо проработать оба концентра. Напечатанное мелким шрифтом при чтении можно пропустить без ущерба для понимания книжки. По большей части это — пояс¬ нения, предназначенные для интересующихся математической сто¬ роной дела. В конце даны ответы на задачи вычислительного характера; задачи, содержащие наводящие вопросы или представляющие собой задание для самостоятельной проработки, как правило, даны без ответов. Только для таких вопросов, неверный ответ на которые может привести к неправильному пониманию дальнейшего текста, даны ответы в конце книги. • Нельзя злоупотреблять «ответами»! Помните, что в практи¬ ческой работе «ответов» для проверки не бывает. Учитесь сами контролировать свои решения.
ПЕРВЫЙ КОНЦЕНТР I. НА ЧЕМ ОСНОВАНО УСТРОЙСТВО СЧЕТНОЙ ЛИНЕЙКИ Механическое сложение § 1. При помощи любого масштаба можно выполнять сложение. Возьмем циркулем по масштабу отрезок в 3 см (рис. 1) и приста¬ вим одну ножку циркуля к штриху 4\ тогда вторая ножка придется Рис. 1. на штрих, соответствующий сумме 3 см+ 4 см, и, чтобы уз¬ нать, чему эта сумма равна, нам нужно будет только прочитать число, стоящее около этого штри¬ ха, в данном случае 7. Пользуясь Рнс. 2. этим обстоятельством, можно построить простой прибор для меха¬ нического сложения. Он будет представлять собой линейку А (рис. 2), в пазу которой может передвигаться другая линейка В. На обеих линейках, подвижной и неподвижной, нанесена одна и та же шкала (как на масштабе; рис. 2). Пользование этим прибо¬ ром очень просто: чтобы сложить два каких-нибудь числа, напри¬ мер 8 и 17, нужно только передвинуть подвижную линейку так, чтобы ее начало—штрих О—пришлось против штриха 8 на непод¬ вижной линейке (рис. 3). Тогда тот штрих неподвижной линейки,
8 ПЕРВЫЙ КОНЦЕНТР который придется против штриха 17 на подвижной, и укажет нам величину суммы. Действие сложения выполняется здесь при по¬ мощи передвигания подвижной линейки и прочитывания готового результата. Подвижная линейка со шкалой играет в этом приборе роль циркуля. 17 Модель такой линейки можно сделать из двух картонных полосок. I.1) Легко понять, что такой линейкой можно пользоваться и для вычитания. Сообразите, как именно. Механическое умножение § 2. Линейки, подобные описанной в предыдущем параграфе, на самом деле не изготовляются, так как для сложения и вычитания обыкновенные счеты являются более удобным приспособлением. Но принцип устройства такой линейки оказывается очень целесооб¬ разным при построении аналогичного прибора для умножения. Механизация вычисления при помощи линейки для сложения заклю¬ чается в том, что для сложения двух чисел а и Ь достаточно пере¬ двинуть движок (подвижную линейку) и просто прочесть сумму (рис. 4). Ясно, что если бы удалось построить такую линейку, в т) Жирными цифрами указаны номера задач и упражнений.
!. НА ЧЕМ ОСНОВАНО УСТРОЙСТВО СЧЕТНОЙ ЛИНЕЙКИ 9 которой при аналогичной передвижке против числа Ь получилась бы не сумма, а произведение а-Ь (рис. 5), то эта линейка представляла бы собой прибор, механизирующий умноже¬ ние. Вся хитрость здесь заключается в шкалах; постараемся разобрать, каковы же должны быть эти шкалы на линейке для умножения. Допустим, что у нас уже есть две шкалы, обе одинаковые и дающие произведение таким же путем, как обыкновенные шкалы масштаба дают сумму. Это значит, что, установив начало одной из Т ъ а аЬ Рис. 6. ха Рис. 7. шкал против числа а на второй, получим произведение а-Ь на вто¬ рой же шкале, против числа Ь на первой (рис. 6). Прежде всего разберем вопрос: Какое число должно стоять в начале шкалы умножения? § 3. Обозначим это число через х и поставим обе наши шкалы так, чтобы их начальные штрихи совпадали. Тогда, по основному свойству шкал, против какого-нибудь числа а верхней шкалы на нижней окажется произведение ах (рис. 7, см. также рис. 6). Но так как обе шкалы одинаковы и начальные штрихи их установлены друг против друга, то ах = а, или х= 1. Таким образом, в начале шкалы для умножения должна стоять единица.
Рис. I. 1 2 4 5 6 7 8 9 2 3 4 5 6 7 8 9 1 III II III ■■■■III 1111111111111ШШ1ИШШИв 11И1ГО1ИЯ 1ЖИ111 !■■■■ ■■ А-В 2 1н77||«11111Н1111Н»1111и11111111<11Н111111|||11>1 I ■■■■■■ I ■■■■ 111111И1 30 20 11111111111111 30 6 40 * 5060 70 40 ' 50 1йС 120 Г 40 . 50 60 70 80 90 ТОО ймм М 1 2 Г 8 10 - I сорт 3 19 5 6 6 9 И) с-и III ■■■■■— - г 11 сорт 12 3* 6 7 8 9 5 1 2 3 4 5 6 7 8 ■I Рис. И.
10 ПЕРВЫЙ КОНЦЕНТР Это обстоятельство является непосредственным следствием того, что единица для умножения выполняет ту же роль, что нуль для сложения: от умножения на единицу и от прибавления нуля число не меняется, и, подобно тому как обычные шкалы, которые можно применить для сложения, начинаются с нуля, шкала для умножения должна начинаться с единицы. Неравномерность шкалы умножения § 4. Попробуем теперь подробнее разобрать строение шкалы умножения, или логарифмической шкалы, как она чаще называется; для этого мы ее изготовим. Отметим начальный штрих 1 2 и, выбрав отрезок 1—2 (например, в а -4 (_ 1 см длиною), нанесем штрих, соответ- 1 2 ствующий числу 2 (рис. 8, а). Отло- Ь Ч 1 1- 1 2 4 1 2 с Ч 1 1 Р 12 4 8 1 2 ЙЧ 1 1 1 н 1 2 4 8 16 Рис. 8. (рис. 9); она сжата, и она даже несколько шире, жив теперь от этого штриха тот же отрезок 1—2, мы должны будем отме¬ тить на нашей шкале против его конца произведение 2-2 = 4 (рис. 8, Ь). Продолжая это построение и рассуждая аналогичным образом, нанесем на шкале штрихи, соответствующие 8, 16, 32,... (рис. 8, с и й). Сравним теперь полу¬ ченную шкалу со шкалой для сложе¬ ния. Прежде всего мы видим, что но¬ вая шкала значительно короче старой притом неравномерно. В начале чем шкала для сложения (например, промежуток 1—2), но зато к концу промежутки все больше уко¬ рачиваются, и промежуток 8—16, например, уже вчетверо короче соответствующего промежутка старой шкалы. Шкала умножения т I I । г 1 2 4 8 16 Шкала сложения Г1 ’ | I I I I I 1'1 I Г”“| 1 ] 1 Г" о 1 2 з 4 5 6 7 з 9 10 11 12 13 14 15 16 Рис. 9. Итак, шкала умножения неравномерна. На построенной нами шкале умножения нанесены только те штрихи, которые соответствуют числам 2Л. Если нанести на шкалу (штрихи, соответствующие всем целым числам от 1 до 10, то она будет иметь вид, изображенный на рис. 10. На этом чертеже от¬ четливо видна неравномерность шкалы умножения Читателям, знакомым с основами теории логарифмов, будет очень легко понять, как строится шкала умножения. Одно из основных свойств логарифмов заключается, как известно, в том, что
I. НА ЧЕМ ОСНОВАНО УСТРОЙСТВО СЧЕТНОЙ ЛИНЕЙКИ 11 Поэтому, если"Штрих для числа 2 поставить в конце отрезка, длина которого равна (здесь т — выбранная единица масштаба, например 100 мм), штрих 3—в конце отрезка длиной /и 1^3 и т. д., то при сложении двух каких-нибудь т 1 т 2 1 I I I I I I Г 3 4 56789 10 Рис. 10. отрезков, например от 1 до 2 (равного ш!^2) и от 1 до 3 (равного т 1&3), мы получим отрезок, длина которого равна т 1^24-га 1^3 = ш (1^24-1^3) ~т 1^2-3 =/и 6, т. е. такой отрезок, в конце которого будет стоять штрих б, указывающий произведение 2*3. На рис. 10 изображена шкала умножения при т = 80 мм. Так как 1^10=1, то весь отрезок от 1 до 10 равен 80 мм. Штрих 2 нанесен на расстоянии 80-1^2 = 24,1 мм от начала, штрих 3— на расстоянии 80-1^3 = 38,2 мм и т. д. Проверить это можно по масштабу. В начале шкалы стоит 1 и 1^1=0. Периодичность шкалы умножения § 5. Мы познакомимся с очень важным свойством шкалы умно¬ жения, если продолжим ее вправо от 10 или влево от 1. Изгото¬ вим вторую шкалу умножения (такую же, как на рис. 10) и при¬ ложим ее к концу первой шкалы (рис. 11) так, чтобы стоящая в 1 2345678910 п Г 1 Г—1-7 I I I I 1 1 Н—I—НННН I 2 3 4 5 6 7 8 9 10,”' 20 30 40 50 60 70 8090100 Рис. 11. начале ее единица пришлась против 10 первой шкалы. Тогда про-.< должение первой шкалы можно нанести за 10 в пр а во: по основному свойству шкалы умножения против штриха 2 второй шкалы на первой шкале должен находиться штрих 20т), против штриха 3—штрих 30 и т. д. до штриха 100, который придется против конца второй шкалы. Таким образом у нас получилось продолжение первой шкалы до 100; приложив начало второй шкалы к новому штриху 100, мы таким же путем сможем продолжить нашу шкалу до 1000 (= 100-10) и т. д. Совершенно аналогичным способом можно продолжить шкалу и влево от единицы. Приложим вторую шкалу концом к началу основной (первой) шкалы; при этом будут совпадать штрих 10 второй шкалы и штрих 1 первой. Сообразим, прежде всего, какое число должно стоять на основной шкале против начала второй шкалы. Пусть это число будет х. Тогда, по основному свойству шкалы, против штриха 10 второй шкалы должно получиться число Юх. Но мы установили *) 20=10-2; 30=10-3 и т. д.
12 ПЕРВЫЙ КОНЦЕНТР вторую шкалу так, что против 10 стоит /, значит 10х= 1, т. е. х = 0,1. А теперь уже легко нанести на первую шкалу все числа, стоя¬ щие против 2, 5, ... на второй. Очевидно, против 2 должно быть 0,2 (так как 0,2 = 0,1-2), против 3 — 0,3 и т. д. (рис. 12). Таким 1 + 0.1 2 3 4 5 6 7 0 9 10 Н 1 Ь ■+ 1-1111 02 03 0.4 05 06 0.7 030,91 1 I 1 I I—I—I । I 2 3 4 5 6 7 8 910 Рис. 12. образом шкала продолжена влево до 0,1. Таким же точно способом мы можем продолжить ее еще дальше влево, сначала до 0,01, потом до 0,001 и т. д. Из самого построения очевидно, что отрезок шкалы от 1 до 2 в точности равен отрезку от 10 до 20, или от 100 до 200, или от 1000 до 2000, или от 0,1 до 0,2 и т. д.; отрезок 1—3 равен отрез¬ кам 10—30', 100—300', 0,1—0,3 и т. д.; одним словом, все проме¬ жутки направо от десяти (10—100), (100—1000) и т. д. и налево от единицы (0,1 — 1), (0,01 — 0,1) и т. д. в точности повто¬ ряют основной промежуток от 1 до 10\ только числа, приписываемые в них тем же штрихам, в 10, 100, ... раз больше или меньше чисел основного проме¬ жутка. 2. Начертите на прозрачной кальке шкалу умножения (исполь¬ зовав для этого рис. 10) в пределах от 0,01 до 1000. Разрежьте ее на равные отрезки: от 0,01 до 0,1; от 0,1 до 1; от 1 до 10; от 10 до 100; от 100 до 1000. Накладывая эти отрезки друг на друга, можно убедиться в совпадении соответствующих штрихов (рис. 13). Рис. 13. Итак, шкала умножений периодична. Свойство это исключи¬ тельно важное: оно позволяет всю бесконечную шкалу умножения заменить одним ее отрезком, например, основным промежутком от 1 до 10. Для перемножения 20 на 40 вовсе не нужны промежутки шкалы от 10 до 100 и от 100 до 1000, хотя 20 и 40 лежат в первом из них, а произведение их 800—во втором. Основной промежуток от 1 до 10 позволяет найти их произведение, так как может пред¬ ставить любой другой промежуток шкалы, и, перемножая при его помощи 20 и 40, мы можем делать то же самое, что и при пере¬ множении 2 на 4, но ответ считать, конечно, равным не 8, а 800, учитывая нули, которыми оканчиваются наши сомножители.
I. НА ЧЕМ ОСНОВАНО УСТРОЙСТВО СЧЕТНОЙ ЛИНЕЙКИ 13 Итак, свойство периодичности позволяет заменить всю бес¬ конечную шкалу одним ее отрезком, например, от 1 до 10, и при его помощи производить всевозможные умножения. Но, сделав такую замену, следует помнить, что теперь уже каждая цифра на шкале изображает не одно число, а все числа, получающиеся из него умножением на 10, 100, 0,001 (делением на 1000) и т. д., одним словом—умно¬ жением на любую целую степень десяти. И при умножении ответ будет обозначать то или иное из этих чисел в зависимости от того, каковы были сомножители. Знакомые с теорией логарифмов без труда разберутся в том, почему шкала умножения периодична. Дело в том, что, например: 120,2=122-1, 1220 =1224-1, 12 200 = 1224-2; иначе говоря, мантиссы всех этих логарифмов равны; сами лога¬ рифмы отличаются друг от друга на целое число единиц. Примеры умножения §6. Пример 1. Перемножить 20-30. На рис. 14 изображен отрезок шкалы для умножения. Цифра 2 теперь обозначает 20, а 3 обозначает 30. Как было выше показано, 1 2 3 456789 10 1 1 1 I I I > - - 1 - 1 / 1 3 1 2 3 456'789 10 1 —*—1—1—1 1 3 Рис. 14. получаем в качестве произведения цифру 6, которая обозначает 600, так как каждый сомножитель оканчивается нулем и, сле¬ довательно, произведение их—двумя нулями. Пример 2. Перемножить 2,3-20. Для этого примера нужна шкала с более мелкими делениями. На рис. 15 каждый из первых четырех проме?кутков разделен еще на более мелкие деления, соответствующие цифрам следую¬ щего разряда. Имея такие деления, мы можем уже найти на шкале число 2,3 (соответствующий ему штрих будет обозначать и 2,3 и 230, и 23, и 0,023, и 0,00023, и т. д.) и получить обычным способом в качестве произведения число, первая цифра которого 4, а следующая 6. Число это есть 46, так как один сомножитель оканчивается нулем, а второй имеет один знак после запятой.
14 ПЕРВЫЙ КОНЦЕНТР Пример 3. Перемножить 20 • 60. Если мы попробуем найти в этом случае произведение таким же приемом, как и в двух первых примерах, то окажется, что 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Х1 1 " I I 1 I I I I I I ■' 1 2 Рис. 15. получить ответ не удается: он получается за пределами шкалы (рис. 16). Чтобы разобраться, как в этом случае получить произ¬ ведение, представим себе, что употребляемый нами отрезок шкалы 1" 1 6 2 3 4 5 6 7 Я Я 11) ' Рис. 16. от 1 до 10 нанесен на круге (мы можем наглядно представить себе это, вырезав шкалу из бумаги и свернув ее в кольцо так, чтобы и конец совпали); вторая шкала пусть будет также 12 ее начало 17. Рис. нанесена на кружок, который поме¬ щается внутри первого (рис. 17). Пово¬ рачивая один кружок относительно другого, мы можем производить умно¬ жение точно так же, как производили его на прямых шкалах, передвигая их друг относительно друга. Попробуем при помощи этих кружков сделать ум¬ ножение 20-60; выгода кругового рас¬ положения шкалы по сравнению с пря¬ молинейным та, что круговая шкала не кончается, и здесь невозможно положение, изображенное на рис. 16. Поставив против черточки 2 наружного кружка черточку 1 внутреннего, мы най¬ дем ответ на наружном кружке против черточки 6 внутреннего; этот ответ равен 1200, так как первая его цифра должна быть 1, вторая 2, и, кроме того, два нуля на конце ввиду наличия этих нулей у каждого из сомножителей.
1. НА ЧЕМ ОСНОВАНО УСТРОЙСТВО СЧЕТНОЙ ЛИНЕЙКИ 15 На кружке все выходит прекрасно; но тот же результат можно получить ис прямыми шкалами: ведь штрих 12 имеется и на прямой шкале. Вопрос в том, как к нему прийти. Умножая при помощи кружка, мы устанавливали начало внутреннего кружка против 2 на наружном и затем против 6 внутреннего читали ответ; но с таким же успехом мы можем сказать, что про¬ тив 2 был установлен конец внутреннего кружка (на кружке начало и конец совпадают), и вот это-то замечание и решает за¬ дачу. Результат можно получить, установив против 2 одной шкалы 12 ’ I 2 3 4 5 В 7 8 9 10 । , ! ,—И-1‘ 1'1'1'! 1—1— 1 । 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Рис. 18. конец другой, и против 6 на ней прочесть на первой искомое число (рис. 18). Этот способ умножения совершенно равноправен с тем, который был указан прежде, и применять его приходится так же часто. 3 . Докажите, что одним из этих двух способов можно выпол¬ нить любое умножение. Из сказанного следует, что, имея достаточно мелко разделенный отрезок логарифмической шкалы, мы всегда можем производить меха* нически любые умножения. Когда изобрели счетную линейку § 7. Свойства логарифмической шкалы были замечены вскоре после изобре¬ тения логарифмов — еще в XVII в., и циркуль в соединении с логарифмической шкалой служил довольно удобным инструментом для умножения, пока не было придумано дальнейшее усовершенствование: устранить циркуль, заменив 1 2 3 4 5 6789 10 1 1 1 1 ' I 1 ' I 1 I III 1.-1Т, 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ГО Рис. 19. его второй шкалой, совершенно тождественной с первой* Усовершенствование это сделало излишним медленное и кропотливое отклады¬ вание циркулем нужных отрезков; все дело свелось теперь к передвижению одной шкалы относительно другой (рис. 19). Уже в XVIII в. счетная лииейка входит в расчетную практику. В XIX в. к дииейке приделывают «бегунок», этим завершая ее внешнюю эволюцию. С 1880—1890 гг. линейки становятся уже предметом крупного фабричного производства и начинают специализиро¬ ваться по своему назначению: появляются линейки для электриков, механиков, экономистов и т. д.
II. ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ СЧЕТНОЙ ЛИНЕЙКИ Основные части счетной линейки § 8. Счетная линейка изображена (не полностью) на рис. 20. Она состоит из трех частей: А—линейка, В—движок, С—бегунок (металлическая Рис. 20. рамка со стеклом, на котором нане¬ сена черта I—«метка», «визирная линия»). Если на бегункетри ли¬ нии, то нужно пользовать¬ ся средней. О боковых будет сказано позже. Движок может ходить в пазах 1 линейки, вовсе выниматься и встав¬ ляться в перевернутом виде и задом наперед. Бегунок ходит в пазах 2. На передней стороне линейки и на передней и задней сторонах движка нанесены логарифмические шкалы (подробнее о них —ниже). Правила обращения со счетной линейкой § 9. Счетная линейка представляет собой инструмент достаточно деликатный. Поэтому, прежде чем ею пользоваться, необходимо усвоить правила обращения с нею: 1. Нельзя держать линейку в горячем или во влажном месте. Около печки, парового отопления, на солнце линейка рассохнется и покоробится, сделавшись непригодной для работы. Во влажном месте она разбухнет так, что движок будет двигаться с трудом. 2. Нельзя оставлять линейку без футляра, когда на ней не ра¬ ботают. Положенная на стол или в портфель без футляра линейка легко царапается циркулями, перьями, перочинным ножом и тому подобными предметами} царапины остаются, грязнятся и мешают
II. ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ СЧЕТНОЙ ЛИНЕЙКИ 19 работе. По этой же причине нельзя употреблять ее для черчения и как масштаб. 3. Нельзя ронять линейку со стола; она почти так же чувстви¬ тельна к ударам, как циркули и рейсфедеры. 4. Если шкалы линейки загрязнятся, ее нужно мыть винным спиртом (водкой), смочив в нем тряпочку и протирая шкалу, но не бензином, денатуратом, древесным спиртом или водой. Бензин растворяет краску, а денатурат и древесный спирт растворяют целлулоид; от воды разбухает дерево. Небольшую грязь можно сти¬ рать мягкой резинкой; счетные линейки, сделанные целиком из пластмассы, можно протирать смоченной в воде тряпочкой и потом насухо вытереть. 5. Если движок ходит туго, его можно вынуть и протереть его боковые ребра воском или парафином, но ни в коем случае не под¬ скабливать ножом или чем-либо еще. 6. Слишком легкий или тугой ход бегунка исправляется осто¬ рожным подгибанием закраинок, которыми он держится на линейке. Правила 5 и 6 лучше всего выполнять после ознакомления с тем, как они выполняются человеком, опытным в обращении с линейкой.
III. ШКАЛЫ ЛИНЕЙКИ; ЧТЕНИЕ И УСТАНОВКА ЧИСЕЛ е Все ошибки при работе на счетной линейке происходят от неверного чтения или неверной установки чисел на ее шкалах. Поэтому хорошее знание шкал счетной линейки — первое условие для считающих. е Усвоив шкалы счетной линейки, вы овладели ею на 50%. Шкалы линейки § 10. На лицевой стороне счетной линейки имеется шесть шкал: К, А, В, С, О, Ь (рис. I на стр. 16—17); из них К, А, Л, Ь— на линейке, В и С—на движке. Основные шкалы — С и Л1). Шкалы С п Л совершенно одинаковые. Они представляют собой отрезок логарифмической шкалы от I до 10, разделенный на мелкие деления с таким расчетом, чтобы на них можно было читать и уста¬ навливать трехзначные числа. В соответствии с этим на шкалах С и Л нужно различать деле¬ ния трех разрядов, определяющих первую, вторую и третью цифры числа. Так как при этом шкала неравномерна, то де¬ ления эти различны в разных местах шкалы. Рассмотрите внимательно рис. II на стр. 16—17. В его средней части изображена линейка со шкалами Л, В, С. Л посредине. В верхней и в нижней частях чертежа эти шкалы для ясности изображены в увеличенном виде; при этом деления разных разрядов изображены в разных местах. Шкалы С и О, помещенные внизу, прежде всего разделены на крупные промежутки черточками с цифрами /, 2, ..., 9. Это—деления первого разряда, соответствующие первой цифре устанавливаемого или читаемого числа (см. шкалу в нижней части рис. II, обозначенную слева римской цифрой I). г) Здесь и почти везде в дальнейшем описывается нормальная линейка системы «Ритц» со шкалами длиной 25 см, получившая наибольшее распрост¬ ранение («Прометей», ф-ка «Союз» и т. д.). На линейках последнего выпуска на движке, между шкалами ВиС, нанесена еще одна—«обратная шкала» (см. §33). Относительно маленьких линеек со шкалами длиной 12,5 см см. стр. 28.
III. ШКАЛЫ линейки; чтение и установка чисел 21 4. Найдите эти деления на линейке. 5. Если первая цифра числа 2, то в каком промежутке оно будет находиться на шкале? Каждый промежуток между делениями первого разряда разделен на 10 более мелких промежутков делениями второго раз¬ ряда, соответствующими второй цифре нашего трехзначного числа. На рис. II они изображены на шкале, отмеченной слева римской цифрой II. На самой линейке эти деления отмечены штри¬ хами, немного выступающими за линию, идущую вдоль всей шкалы1). В первом промежутке (от 1 до 2) они отмечены, кроме того, мел¬ кими цифрами. 6. Найдите эти деления на линейке. 7. Обратите внимание на пятые деления во всех промежутках, начиная со второго (от 2 до 3 и т. д.). Чем эти деления отличаются от остальных делений второго раз¬ ряда? 8. Найдите на линейке промежуток, в который попадут числа, начинающиеся цифрами 1 и 4\ цифрами 3 и 6. В промежутках между делениями второго разряда нанесены деления третьего разряда, обозначающие третью циф¬ ру числа, но эти деления уже не равноценны во всех проме¬ жутках. Причина этого такова: промежутки между делениями второго разряда идут сокращаясь, и если длина первого промежутка (в начале шкалы) равна 10,5 мм, то последний промежуток имеет длину, равную уже только 1 мм, и понятно, что делить их одина¬ ково не годится: в первом можно сделать и 10 делений, а в по¬ следнем—только два. Поэтому деления третьего разряда имеются на линейке трех сортов; они указаны на рис. II. Деления I сорта нанесены в промежутке между делениями первого разряда от 1 до 2 (рис. II); деления II сорта — в про¬ межутках между делениями первого разряда от 2 до 3 и от 3 до 4; деления III сорта — на всей остальной шкале. Деления I сорта — самые удобные: они делят каждый проме¬ жуток между делениями второго разряда на десять частей и соответствуют третьей цифре числа. Деления II сорта делят каждый промежуток между делениями второго разряда на пять частей; промежутки между ними соответствуют, следовательно, двум единицам третьего разряда (эквивалентны двум делениям I сорта). я) Или находящимися между двумя прямыми линиями, идущими вдоль всей шкалы.
22 ПЕРВЫЙ КОНЦЕНТР Деления III сорта соответствуют пяти единицам третьего разряда (каждое деление III сорта эквивалентно пяти делениям I сорта); они делят промежутки между делениями второго разряда только на две части. Чтобы лучше разобраться во всех этих делениях, рассмотрите еще рис. 21. На нем изображено, как выглядела бы шкала линейки, если бы она была равномерная. Рис. 21. Наглядно показано, что деления II сорта вдвое больше деле¬ ний I сорта, а деления III сорта — в пять раз больше их. • Усвоение щены делений'», иными словами, умение отвечать на вопрос, скольким единицам какого разряда эти деления отве¬ чают,— основа счета на линейке, • На первых порах нужно обращать особое внимание на деления II сорта (деления между 2 и 4); с ними больше всего путаются начинающие, считая их соответствующими не двум единицам третьего разряда, а одной. 9. Найдите все эти деления на линейке. 10. Обратите внимание на пятые деления в промежутках между делениями второго разряда, находящимися между 1 и 2, Чем они замечательны? • Чтобы уверенно различать деления третьего разряда, нужно заметить, на сколько частей разделен промежуток между делениями второго разряда: на 10, «а 5 или на 2. Чтение и установка чисел на линейке § 11. Задача 1. Дано число; найти его место на шкале. Задача 2. Указано место на шкале; каково соответствующее число? Решая первую задачу, мы устанавливаем число на шкале линейки; решая вторую, читаем число на линейке. Обе задачи очень просто решить, если знать шкалы. Установка § 12. Мы уже знаем, что каждая цифра (или, вернее, черточка) на шкале обозначает не одно определенное число, а все числа, получающиеся из него умножением на любую степень 10. Число 0,0176 окажется на линейке в том же месте, что и 17,6, 176 и 17600.
III. шкалы линейки; чтение и установка чисел 23 Поэтому нужно запомнить основное правило установки чисел. I Числа устанавливают на линейке, не обращая внимания на запятые и на нули на конце числа. Устанавливая число, нужно читать просто его цифры в после¬ довательном порядке и, найдя соответствующие им деления шкалы, определить его место. Пример 1. Где на шкале число 17,1? Читаем: один — семь — один. Устанавливаем: первый раз¬ ряд—один, второй разряд—семь, третий — один (рис. 22). Первым разряо Второй разряо Рис. 22. Пример 2. Установить число 2,12. Два — один—два. Первый разряд—два, второй разряд—. один, третий разряд—два (рис. 23). . В третьем разряде берем одно деление, так как оно соответствует как раз двум единицам третьего разряда. 11. Установить бегунок на числа: 1,36; 16,4; 6,45; 0,276; 895;* 42,5; 3,92; 1,12. 12. Где устанавливаются 10,1 и 20,2? Начинающие считать на линейке делают это часто, как на рис. 24. Верно ли это? 13. Установите 3,64; 3,66 и 3,65. 14. Установить бегунком 2,35; 3,47; 329; 0,0223; 0,301; 1,345.
24 ПЕРВЫЙ КОНЦЕНТР Решая вопросы, поставленные в заданиях 13 и 14, мы уже видели, что для некоторых чисел делений не хватает и их при¬ ходится ставить на глаз — посредине между делениями. /7/7/77у //Л /7 Л /Л'///ГТГГ1ТГП]П1Т]Г1П^1ТГ111 ПрIГI [IГ1 у IТГрП 1^'П Г Г|~1111 ^1ГI' Г11111^|И И11П ПП]ТП Рис. 23. ^//////7^/7////7 / / 7///ТГГ^///Т/ТЛ ПрП1]1 I 11|Т11111111(Т1Т 2 15 1 2 зГ - 1 4 5 0,9 м111М111111а11181нна1а111111111111Ш11111111111111111111т11111111111111111Ш111111111111111111111Н1Н11111а111 *||ГП||ГП!гТТ1|1П|1|11П III111111 0,9 I* , V 9 . 1»3 М 1,5 1,9 1,7 V' .-19 2?/' П111|!ип1||||||т!г 10,1? 20,2? Рис. 24. Это и понятно: в промежутке от 2 до 4 деления идут ведь через две единицы, а после 4—даже через пять единиц третьего разряда. Пример 3. Установить 6,77 (рис. 25). Шесть — семь — семь. Первый разряд—шесть, второй — семь, третий — семь. Но в третьем разряде у нас есть деление только для пяти, значит, нам нужно на глаз поставить бегунок после этого деле¬
III. ШКАЛЫ линейки; чтение и установка чисел 25 ния так, чтобы он отделял две пятые следующего промежутка (7 = 5 + 2). Такую установку на глаз приходится применять очень часто, поэтому практиковаться на этом следует побольше. Рис. 25. 15. Разделите прямую на отрезки по 5 мм и затем на глаз отделите 2/5 первого отрезка, 4/5 второго, 3/5 третьего, х/5 четвертого. Проверьте деления на миллиметры, заметьте ошибки; повторите упражнение в другом порядке. Эта задача предназначена для развития глазомера в той мере, в какой он нужен при работе на линейке. Упражнений такого рода можно придумать и выполнить самому сколько угодно. Следует, далее, попробовать делить на глаз отрезки более мелкие, чем 5 мм. 16. Установить бегунком 4,76; 327; 56,7; 0,0967; 7,08; 89,6; 66,6; 14,55; 16,67. 17. Установите 6,67 и 6,68. Теперь установите 6,675. Что проще? Заметьте этот случай простой установки. Установите еще 53,25; 79,75. Задача. Установить число 6,7789. Мы уже видели, что, устанавливая число 6,77, нам пришлось последнюю цифру брать на глаз; ясно, что то же пришлось бы делать и с дальнейшими цифрами. Но это физически невозможно: 289 никто не сумеет верно отделить на глаз какого-нибудь отрезка. Поэтому, когда нам попадаются такие числа, мы их округляем, ставя вместо 6,7789 просто 6,78 и сохраняя лишь те три цифры, которые можно поставить и прочесть на линейке. 1На линейке можно производить вычисления с тремя, самое большее—с четырьмя знаками. (Четыре знака можно брать для чисел, начинающихся с 1, а при навыке — и с 2.) 18. На счетной линейке вычисляется объем бака высотой около 4 м и диаметром около 2,5 м. Чертежник дал высоту и диаметр с точностью до миллиметра. Целесообразно это или нет?
Рис. III. Рис. IV. Рис. V.
26 ПЕРВЫЙ КОНЦЕНТР Указание. Если размер около 4 м дан с точностью до милли¬ метра, то это значит, что в числе, начинающемся с 4, дан четвер¬ тый знак (1 мм = 0,001 м\ значит, даны: один знак до запятой и три знака после запятой). Л1ожно ли точно установить на линейке, например, такое число, как 4,126? Исследовать таким же образом, целесообразно ли аналогичное задание диаметра. Дать теперь точ¬ ную мотивировку решения задачи 18. Чтение чисел на шкале § 13. Пример. Какое число установлено на рис. 26? Ближайшее меньшее деление первого разряда—один, второго разряда—два, третьего разряда — семь. Ответ: один—два — семь (рис. 27). Это может быть и 127, и 0,0127, и 1,27 и т. д. Устанавливая числа на линейке, мы не обращаем внимания на запятые и нули на кон¬ це. Естественно, что, читая число, мы ничего не можем сказать о мес¬ те запятой или числе н улей;прочесть число — означает: прочесть его цифры в последователь¬ ном порядке; вопрос же о месте запятой решает¬ ся особо. 1 1 2 |3 |||111||||||||||||||||11||| 111|П|1п,. ? Рис. 26. Рис. 27. 19. Прочесть числа: сначала отмеченные на рис. 28 сплошными черточками, потом — пунктирными. 1 V] у V V V V ! | Рис. 28. Понятно, что при чтении также приходится читать деления на глаз. На этом тоже надо напрактиковаться.
III. ШКАЛЫ линейки; чтение и установка чисел 27 20. Определите на глаз, сколько десятых долей всего отрезка заключено между его началом (левым концом) и вертикальной чертой (рис. 29). Рис. 29. Проверьте ответы, измерив, сколько миллиметров между началом и штрихом. Отрезки взяты по 10 мм. Эту задачу можно видоизменить таким образом: отметить на прямой отрезки по 10 мм и расставить в них черточки как попало; затем определить, сколько десятых всего отрезка пришлось до чер¬ точки. Ответы проверить по масштабу. 21. Прочесть числа: сначала отмеченные на рис. 30 сплошными черточками, потом — пунктирными. |С,1 4 I ; I 5 : ; |б а ! I..,т. ].. ।.8 .1. I9 0 10 ич Рис. 30. Во всех этих заданиях числа читались просто в порядке их цифр: один — два — семь и т. д. Чтобы вполне знать число, указывают еще его «порядок». Порядком называют число, определяемое так: Для чисел 1 «порядком» числа называют число его цифр до запятой. Для чисел < 1 «порядок» числа — число нулей после запятой до первой значащей цифры, притом взятое со знаком минус. Порядок, следовательно, считают положительным для чисел 1 и равным 0 или отрицательным для чисел < 1. При м е р. 128 000 —порядок =4*6 0,267 —порядок= 0 6402,01— » = 4-4 0,0672 — » =— 1 27,25— » = 4*2 0,000301— » = —3 1,6— » =4-1 22. Указать порядок чисел: 2.46; 36,2; 0,07; 0,4001; 200; 4,01; 0,003; 20,00.
28 ПЕРВЫЙ КОНЦЕНТР Если известны цифры числа в той последовательности, какую они в нем имеют, и указан порядок числа, то число это вполне определено. Пример. Цифры числа: один—два — семь. Порядок: 4-2, тогда число: 12,7; порядок: 4-4, число: 1270; порядок: —3, число: 0,000127. 23. Написать числа задания 19, если их порядки таковы: сплошных: 4-1, —2, 0, 4*2, —1, 0, пунктирных: 4-3, —1, —3, 0. Итак, чтобы полностью прочесть число на линейке, нужно: 1) знать его место на шкале. 2) знать его порядок. Нужно иметь в виду, что чтение чисел обычно отнимает у начинающих больше всего времени, составляя наиболее утомительную часть работы; поэтому напрактиковаться в этом нужно получше. • Излишне вглядываться в линейку пристально, на ней ничего нельзя заметить кроме того, что видно уже при беглом взгляде. Результат нужно читать быстро, делая оценку на глаз без примерок и колебаний; вначале это. может быть, будет идти в ущерб точности, зато позволит работать с линейкой не утомляя глаз. Счетные линейки малого размера § 14. Кроме обычных линеек со шкалами длиной 25 сантиметров, в про¬ даже имеются малые счетные линейки со шкалами длиной 12,5 см. На этих линейках шкалы разделены иначе. Чтобы разобраться в шкалах такой линейки, сделайте сами чертеж, аналогичный рис. II. На шкалах Си Р легко отыскать деления первого разряда, соответствующие первой цифре устанавливаемого или читаемого числа; эти деления снабжены цифрами, так же как и на обычных линейках. Каждый из промежутков между делениями первого разряда разде¬ лен на десять частей делениями второго разряда. Дальше же надо смотреть, на сколько частей разделены промежутки между делениями второго разряда. Рассмотрев шкалу, легко увидеть, что между 1 и 2 имеются деления второго сорта, между 2 и 5 — деления третьего сорта. Дальше мелких делений вообще нет. Вычисления на маленьких линейках выполняются точно так же, как и на обычных.
IV. УМНОЖЕНИЕ И ДЕЛЕНИЕ Умножение § 15. Пример 1. Перемножить 2-3. Передвигаем движок вправо так, чтобы 1 на движке пришлось против 2 на линейке (рис. 31), и против 3 на движке читаем на линейке ответ. Рис. 31. 24. Проделайте этот же пример на линейке. Затем перемножьте 2,12-3,16. 25. Перемножьте 5,44-3,12, имея в виду пример 3 на стр. 14. • Обратите внимание на этот пример и заметьте, что при умножении мы воспользовались не начальным, а конечным штрихом движка; делать так нам придется часто. Когда надо перемножить числа вроде 1,2-3,5, то, читая на ли¬ нейке ответ: четыре — два, нам не придет в голову считать, что это может быть 42; 420; 0,42 и т. д. Ясно, что 1,2-3,5 = 4,2, но такой расчет, основанный на приблизительном представ¬ лении о величине произведения, не всегда удобен. Поэтому вот правило, дающее порядок произведения в зависимости от порядка сомножителей.
30 ПЕРВЫЙ КОНЦЕНТР ПРАВИЛО О ПОРЯДКЕ ПРОИЗВЕДЕНИЯ Если при перемножении двух чисел движок выдвигается вправо (т. е. перемножение производится при помощи начального штриха движка), то порядок произведения равен сумме порядков сомножителей минус единица. Если движок выдвигается влево (т. е. перемножение производится при помощи конечного штриха движка), то порядок произведения равен сумме порядков сомножителей. Основано это правило вот на чем: порядок всегда иа единицу больше ха¬ рактеристики логарифма. Пусть порядок числа а есть ра, а порядок числа о есть рь> Если ^а-па~\-та, а \&Ь = пъ + ть, где па и л^—характеристики, а та и —мантиссы, то па~Ра 1» пЬ~РЬ 1 • Составим (а- Ь) = 1б а+Ь = (па + пь) + (та+ть). Здесь возможны два случая: 1) та + ть < I, 2) та+тьг> 1. В первом случае характеристика логарифма а-Ь равна ла + ^ь, во втором же равна Лд + л^ + 1, т. е. в первом случае порядок (а*Ь) равен 1) РаЬ = па + пь + К во втором} 2) РаЬ = па + пЬ + т. е. 0 РаЬ = Ра—1 + Рь—1 + 1==Ра + Рб— Ь 2) РаЪ = Ра— 1+РЬ — 1+2 = Ра + РЬ- На линейке же эти два случая как раз тем и различаются, что при та + ть < 1 движок идет вправо, а при та+тъ^\ движок идет влево. I 26. Перемножить: 5,25*0,8; 0,015*3,5; 35*2,4; 2,96*7,5. 27. Перемножить: 1,54*3,26; 2,18*4,65; 0,095*17,8; 6,55*2,42. • При умножении нужно стараться ставить точно движок,-^ это улучшит результат. • Хотя правило о порядке во многих случаях и удобно, все же злоупотреблять им не следует. Применение этого правила замед¬ ляет расчет. Поэтому необходимо приучать себя обходиться без него, применять его только в крайних случаях. В большинстве практических расчетов это облегчается самим существом дела. При определении, например, средней скорости поезда на перегоне, получив цифры пять—два, легко догадаться, что это будет не 520 км/час и не 5,2 км/час, а 52 км/час.
IV. УМНОЖЕНИЕ И ДЕЛЕНИЕ 31 Пример 2. Перемножить 1,2-3,6-2,5. Здесь нужно выполнить два умножения (1,2-3,6 и результат на 2,5), но результат одного из них не нужен. Чтобы не читать его зря, нужно поступить так; выдвинув движок на /,2, поставить бегунок на 3,6 (рис. 32); затем, Рис. 32. не трогая бегунка, передвинуть движок для следующего умножения, поставив его конечную черту против визирной линии бегунка. Против 2,5—окончательный ответ: один—нуль—во¬ семь. Порядок, очевидно, равен сумме порядков сомножителей минус столько единиц, сколько раз движок выходил направо: 1 + 14-1=3; 3—1=2. Следовательно, ответ: 10,8. 28. Перемножить, не читая промежуточных результатов: 2,65-1 ,32-0,75; 4,65-0,0785-0,196-2,48; 2,94-3,65-0,65. 29. Вычислите вес сосновой доски длиной 4,75 ж, толщиной 6,5 см, шириной 45 см. Удельный вес сосны 0,56. 30. Сколько нужно асфальта на покрытие двора 48 X 137 м* слоем толщиной в 1,2 см? Удельный вес асфальта 1,10. • Приближенно ответы нужно прикидывать в уме. Это лишний раз гарантирует от ошибки. Деление § 16. Пример 1. Разделить 6:3. Поставим против 6 на линейке, 3—на движке. Тогда против единицы движка на линейке прочитаем частное (рис. 33). 31. На каком свойстве логарифмов основано такое выполнение деления? 32. Разделить на линейке 6,8:5; 36:2,5. 33. Как разделить на линейке 20 на 5? Где получится частное и против какого штриха движка? 34. Разделить 147:3,5; 3,2:6,4.
32 ПЕРВЫЙ КОНЦЕНТР Аналогично правилу о порядке произведения иногда бывает полезно ПРАВИЛО О ПОРЯДКЕ ЧАСТНОГО Если при делении движок выходит направо (т. е. частное полу¬ чается при помощи начального штриха движка), то порядок частного равен разности порядков делимого и делителя плюс единица. Если движок выходит налево (т. е. частное получается при помощи конечного штриха движка), то порядок частного равен разности по¬ рядков делимого и делителя. Пример 2. Разделить 2,08:0,13. Сделав это на линейке, мы видим, что движок выдвинулся вправо. Прочитанное число один — Рис. 33. шесть, порядок делимого 1, делителя 0. Следовательно, порядок частного! — 04-1 = 2. Ответ: 16. Из этого правила, однако, есть одно исключение. Пусть нам надо разделить 1 на 5. Мы можем это сделать двумя способами: 1) Поставить 5 на шкале С над левой единицей шкалы И и прочесть на шкале И ответ. Движок здесь вышел налево, порядок частного по правилу равен 1—1=0, 1:5 = 0,2. 2) Поставить 5 на шкале С над правой единицей шкалы Р. Тогда начало движка укажет на шкале И ответ. Это будет то же число 2, но порядок, если применять правило, равен 1 —14-1 = 1» т. е. выходит, что 1:5 = 2. Таким образом, правило о порядке частного годится во всех случаях, кроме одного: I Нельзя пользоваться правилом о порядке частного, если выпол¬ няется деление 1:а при движке, выдвинутом вправо. Чтобы избежать этого исключения, мы условимся всегда произ¬ водить деление 1:а, выдвигая движок влево. Причина этого исключения ясна: рассмотренный случай деления есть един¬ ственный случай деления, который может быть выполнен при обоих положениях движка. Так как для каждого из этих положений порядок частного подсчиты¬ вается по-своему, то ясно, что в одном из случаев правило окажется неверным.
IV. УМНОЖЕНИЕ И ДЕЛЕНИЕ 33 35. Разделить 5,25:32; 11,3:1,7; 0,19:0,48; 87:2,7. 36. Разделить 6,15:2,46; 9,85:0,148; 19,6:1,04; 43,5:2,74. 37. Сдельная плата за изготовление детали—35 р. 50 к., время, нужное на изготовление ее,— 9,5 дней. Какова поденная плата? Комбинированное умножение и деление §17. Пример 1. Вычислить . Здесь мы опять, как и в при¬ мере 2 (стр. 31) с тремя сомножителями, имеем дело с двумя дей¬ ствиями, причем результат первого из них не нужен, важен только конечный результат. Ставим 2 против 3 (рис. 34), как это нужно для деления, но затем не читаем ответа против /, а сразу умножаем его на 5, т. е. просто читаем ответ против 5, так как 1 уже стоит против нужного места. 3-5-10 5 Пример 2. Вычислите —. Вычислим опять, как только . 3-5 что было указано, выражение , но теперь уже не читаем его, аотметим бегунком. Затем, не трогая бегунка, передвинем движок так, чтобы 23 пришлось против визирной линии (деление на 23), и читаем ответ против 10,5 (умножение на 10,5). тт Итак, выражения вида вычисляются по схеме: оо о 3,6*4,2о’8,э 38. Вычислите ■ * * с ' У,/о- 0,42 Пример 3. Вычислить 4,05-2,66-1,34-0,96 ; 6,63-12,45-8,55 ‘ 8,75-4,65 3,22 * Вычисляя по обычному способу, мы видим, что после выпол¬ нения деления прямо прочесть ответ против 465 нельзя,— он выходит за шкалу (рис. 35). Тогда нужно поставить 2 Д. Ю. Панов
34 ПЕРВЫЙ КОНЦЕНТР бегунок на начальный штрих движка и затем, не трогая бегунка, передвинуть движок так, чтобы на место его начального штриха стал конечный. Тогда можно прочитать ответ против 465. Точно так же может встретиться случай, когда вместо конеч¬ ного штриха движка нужно будет поставить на¬ чальный. Эту операцию можно назвать «переброской» движка. ПРАВИЛО О ПОРЯДКЕ ПРИ СОВМЕСТНОМ УМНОЖЕНИИ И ДЕЛЕНИИ а>Ь-с*(1 Порядок дроби равен разности между суммой порядков сомножителей в числителе и суммой порядков сомножителей в знамена¬ теле плюс столько единиц, сколько было перебросок конечного штриха на место начального, и минус столько единиц, сколько было перебросок начального штриха на место конеч¬ ного. Чтобы доказать это правило, достаточно разобрать случай дроби . Порядок с ра Ъ Рь с рс 1. Результат читается без переброски. Тогда и деление и умножение происходят при одной и той же установке движка. Если движок выдвинут влево, то порядок а — = Ра—Рс> в порядок а-Ь , ~ —Ра — Рс~^ Рь» если — вправо, то порядок Д I . — = Ра~Рс+1 а порядок —=(Ра~ Ре + рь+1)— 1=Ра—Рс + рЬч
IV. УМНОЖЕНИЕ И ДЕЛЕНИЕ 35 2. Если нужна переброска, то деление происходит при одной установке движка, а умножени е—п ри другой. В порядке резуль- тата прибавляется или вычитается единица. Разберите второй случай подробнее: когда единица прибавляется, когда вычитается? оп о 4,72-6,25-0,52-22,1 9,65-2,17-0,0047 39. Вычислить ■ Т4|05.3;76.8|24 ; - 32><П^а Удобным подбором порядка перемножений нужно стараться из- бегать перебросок движка. Например, 0,356-1,025-0,483-7,54 75,8-0,905-1,725 требует перебросок движка, но если выполнить действие так: 0.356 • 1025 0,483 • 754 75,8 • 0,905 • 1725 то перебросок не требуется. • Правило о порядке следует применять лишь тогда, когда в знаменателе на один множитель меньше, чем в числителе. В остальных случаях порядок нужно подсчитывать после каждого действия. • Больше всего утомляет и отнимает времени при работе на линейке чтение чисел. Поэтому каждое непрочитанное промежуточ¬ ное произведение или частное в комбинированных действиях пред¬ ставляет собой большой выигрыш. Нужно стараться поэтому как можно меньше читать на линейке, всюду, где только возможно, заменяя чтение установкой бегунка. Кроме выигрыша во времени, это даст еще и увеличение точности, так как при всяком прочтении и последующей установке вкрадывается погрешность; установка же бегунка может быть выполнена почти совершенно точно. о Не забывайте о том, что грубая прикидка ответа в уме оберегает от ошибок. • Следует помнить также правила о порядке произведения и частного; Если движок—вправо, I произведение — 1 | частное +1 По-французски: РКСЮ1ЛТ Р—1 (ЖГПЕИТ (3+1 Эти значки имеются и на самих линейках.
V. ПРОПОРЦИИ § 18. Для того чтобы твердо усвоить порядок выполнения умно¬ жения и деления, можно воспользоваться тем обстоятельством, что при данном положении движка отношение стоящих друг против друга чисел на шкалах С и И является постоянным, в каком бы месте шкалы мы эти числа ни читали (рис. III на стр. 48—49). Если, например, движок стоит так, как на рис. III, то числа 2 и 16, 3 и 24, 4,5 и 36, 6 и 48 и т.д. стоят друг против друга; и действительно: 1,25 _ 2 _ 3 __Л,5 _ 6 _ 1 10 “ 16 “* 24“ 36 “48“ 8 ’ Это свойство очень легко запомнить, если считать прорез между движком и линейкой за дробную черту. Тогда каждую пару стоя¬ щих друг против друга чисел на шкалах С и О можно считать «дробью», и все эти дроби будут друг другу равны. Это правило, разумеется, нисколько не противоречит правилам умножения и деления: в самом деле, при перемножении чисел а и Ь поступают, как на рис. 36, и очевидно, что = А а а-Ь*
V. ПРОПОРЦИИ 37 Аналогично, деля а на Ь, движок ставят как на рис. 37, что согласуется и с новым правилом: а а * Т Все задачи, приводящиеся к пропорциям, решаются на линейке очень просто при одной установке движка. Пример 1. Найти х, у. г, V из уравнений: Здесь можно рассматривать 0,125 как дробь ; установив 0,125 шкалы С над единицей (началом) шкалы 7), мы, согласно сказанному выше, будем получать равные дроби, беря их числители на шкале С (там же, где было взято 0,125), а знаменатели—на шкале О (где взята единица). Так как против 16 шкалы И на шкале С стоит 2, то х = 2; аналогично у = Зу 2 = 6; V нужно искать на шкале И против единицы шкалы С; а = 8 (рис. III). 40. Найти х2, х3, х4: 1 _ X! _ Х2 Х3 Х4 1,32 ~ 2,61 ~ 3,05 ~ 5,75 “ 10,00 ’ 41. Найти ах, аа, а3 из уравнений: 1,69 _ 4,46 = 6,25 7 70 ах аа а3 ’ При вычислениях с пропорциями можно пользоваться таким правилом о порядке: ПРАВИЛО О ПОРЯДКЕ В ПРОПОРЦИЯХ Для каждой пары чисел х и у, стоящих друг против друга на шкалах С и О и образующих равные отношения (равные «дроби»), разность порядков первого и второго числа (числителя и знаменателя «дроби»), при одном и том же положении движка, одна и та же. Доказать это очень просто. Пусть порядки чисел х2, •••» хк будут р2, •••» Рл» а порядки чисел уи у2, ...» У&—соответственно ц2, ..., Тогда из того, что У1 У2 ‘ ‘ У к 9 следует, что и порядки этих дробей должны быть равны, т. е. или Р1 — 71+1 = Рз — ^а + 1 = --‘ = Рл — + или Р1 — Я1 — Р2— Яъ== •**==Рк— Як> В обоих случаях правило доказано.
38 ПЕРВЫЙ КОНЦЕНТР Применять это правило особенно удобно тогда, когда все числа х2, ..., хк (или #2, ..., ук) —о дного и того же порядка. Тогда из этого правила следует, что и все числа уи у2, ..., ук (или хп х2, ..., хк)—тоже одного и того же порядка, и думать о порядке вообще не приходится,— все ясно и так. • Применяя это правило, мы должны помнить, однако, об исключении, указанном на стр. 32. Если в наших пропорциях по¬ палось отношение причем единица в знаменателе—правая единица шкалы И, то для этой пропорции порядок должен быть подсчитан особо; в этом случае нельзя считать верным правило: «если порядки знаменателей равны, то и порядки числителей равны». • Это правило нельзя применять также в тех случаях, когда требуется переброска движка. Разберитесь в этом подробнее сами. Пример 2. В задании 40 первые 4 отношения подчиняются правилу: из равенства порядков знаменателей следует равенство порядков числителей; порядок всех числителей—единица, как в первом отношении. Но если присоединить последнее отношение, то правило нарушается: в знаменателе порядок 2, а в числителе остается по-прежнему 1. Пример 3. хг _ х2 __ х3 __ х4 __ 1 5,7 “ 3,65 0,024 165,5 ~ 2,6 ' ' Здесь порядки знаменателей разные; значит, порядки х тоже разные. Разность порядков для дроби равна нулю; значит, та же величина должна получаться и для остальных дробей, полу¬ чаемых без переброски движка. Поэтому порядок х2 = 1, порядок х2 = 1. Для того чтобы найти х3 и х4, движок надо перебросить. Правило уже не применимо и мы получим порядок х3 =—2, по¬ рядок х4=+2. 42. Найти хп х2, х3, х4 из условия: Х1 х2 х3 х4 35,6 ТАб’= 0,162 = 1,895 = "202?0 = 29Т * 43. Найти 5г, 53, 54 из уравнений: 3,41 __ 4,95 _ 0,58 _ 0,0091 __ 100 0,29 52 53 $4 * 44. Определить а, Ь, М, П, если 15 __ а __ Ь _ 3 —491 192 1950 — 251 /V *
VI. КВАДРАТЫ И КВАДРАТНЫЕ КОРНИ § 19. 45. Поставьте визирную линию бегунка на деление 2 ниж¬ ней шкалы (шкалы О) и прочтите число, которое эта линия отме¬ тит на шкале А. Поставьте визирную линию на 3 и прочтите соответствующее число на шкале А. Как связаны с 2 и 3 прочитанные числа? Возведение в квадрат и извлечение квадратного корня на ли¬ нейке делаются моментально: шкала А (а также шкала В, в точ¬ ности совпадающая со шкалой А) разделена так, что каждому числу на шкале О соответствует его квадрат на шкале А. Поэтому, чтобы научиться возводить в квадрат и извле¬ кать квадратные корни, нужно лишь ознакомиться со шкалой А. На шкале А деления нанесены в масштабе, в два раза более мелком, чем на шкале О. Так как деления шкалы Р пропорциональны то деления шкалы А пропорциональны 2 1&п=1&п2. Шкалы А и В Вся шкала А состоит из двух половин: первая содержит деления от 1 до 10; вторая половина—от 10 до 100—в точности повторяет первую. Поэтому достаточно разобрать лишь первую половину. 46. Рассмотрите внимательно первую половину шкалы А и най¬ дите деления первого, второго и третьего разрядов. Проверьте по рис. II на стр. 16—17. 47. Скольким единицам третьего разряда соответствует каждое деление третьего разряда в промежутке от 1 до 2? В промежутке от 2 до 5? Имеются ли деления третьего разряда в промежутке от 5 до 10? 48. Рассмотрите вторую половину шкалы. Сверьте соответству¬ ющие промежутки обеих половин и убедитесь, что они равны и совершенно одинаково разделены. Эта тождественность обеих половин — прямое следствие второго основного свойства логарифмической шкалы: числа правой половины в 10 раз больше чисел левой.
40 ПЕРВЫЙ КОНЦЕНТР • На некоторых линейках в правой половине стоят и числа в точности такие же, как и в левой: вместо 20 стоит 2, вместо 30—3 и т. д. По сути дела—это одно и то же, так как при установке число ставят просто как ряд цифр: два, пять, три вместо: двадцать пять и три (25,3). Любое число можно ставить и в правой и в левой половине шкалы. Тем не менее, различие между этими половинами весьма существенно при возведении в квадрат и извлечении корня, как это в дальнейшем будет видно при определении порядка ре¬ зультата. 49. Поставьте в левой половине шкалы числа 167, 248, 356, 645, 895, 564; в правой половине числа 19,2; 2650; 97,5. При выполнении задания 49 видно, что при установке чисел на шкале А приходится брать на глаз гораздо больше, чем на шка¬ ле 27. Это и понятно: деления здесь грубее, так как при более мелком масштабе приходится чересчур мелкие деления выбрасывать. Из-за этого результаты действий, производимых на шкалах Л и В, менее точны, чем на шкалах С и 27. Рис. 38. 50. Прочитайте числа, сначала отмеченные на рис. 38 сплошными чертами, потом — пунктирными (на этом рисунке изображены ку¬ сочки шкал А и В). Возведение в квадрат Как уже видно из сказанного, самое возведение в квадрат — дело в высшей степени простое: все сводится только к установке визирной линии на число на шкале 27 и к чтению результата на шкале А (рис. 39); единственная трудность, и то небольшая,— в определении порядка результата. ПРАВИЛО О ПОРЯДКЕ КВАДРАТА1) Если ответ (квадрат числа) находится в правой половине шкалы Д, то порядок квадрата равен удвоенному порядку числа, возводимого в квадрат. Если в левой,—то удвоенному порядку минус единица. *) О другом приеме определения места запятой см. в конце § 20.
VI. КВАДРАТЫ И КВАДРАТНЫЕ КОРНИ 41 Пример. Найти квадрат 0,0022. Бегунок становится на 2 (рис. 39). Ответ: четыре—в левой половине. Рис. 40. Порядок возвышаемого числа — 2. Порядок квадрата: (—2) 2— — 1 = — 5. Следовательно: 0,0022 = 0,000004. Пример. Найти 6,882. См. рис. 40. Ответ: четыре — семь — три. Порядок числа, возводимого в квадрат: +1. Порядок квадрата: (+1)-2 = 4-2. 6,882 = 47,3. 51. Докажите правило о порядке квадрата, исходя из правила о порядке произведения. Указание. Нужно перемножить число само на себя на шкалах С и О и заметить, в какую половину шкалы 4 попадет квадрат (равный этому произ¬ ведению) в том случае, когда движок выйдет вправо, и когда — влево. 52. Найти квадраты: 2,362; 0,4952; 79,52; 1,1652; 0,1052; 0,9682; 3,372; 0,006922.
42 ПЕРВЫЙ КОНЦЕНТР Извлечение квадратного корня § 20. Если числа шкалы А—квадраты соответствующих чисел шкалы I), то, обратно: числа шкалы О суть квадратные корни соответствующих чисел шкалы Л. Пример 1. Найти 4. Поставьте бегунок на черточку 4 шка¬ лы А и прочтите ответ на шкале О (рис. 41). Пример 2. Найти 1/40. Теперь бегунок надо поставить на 40 в правой половине шкалы А (или на 4, если на линейке в правой половине шкалы А стоят те же числа, что и в левой половине) и ответ получится: 6,32 (рис. 42). В первом примере мы ставили бегунок на 4 в левой полови¬ не, во втором примере—в правой и поэтому получили разные ответы. Для того чтобы решить, когда же нужно ставить числа в левой половине шкалы А и когда — в правой, нужно знать ПРАВИЛО ОБ ИЗВЛЕЧЕНИИ КВАДРАТНОГО КОРНЯ 1) Разделите число на грани, то есть на группы по две цифры, влево от запятой, если число ^1, и вправо от запятой, если оно < 1. 2) Посмотрите, сколько цифр — одна или две — в крайней левой грани, если число ^1, или в той, которая идет за сплошь нулевыми гранями, если число < 1. 3) Если таких цифр только одна, то устанавливайте число в левой половине шкалы Л, если две, то в правой. 4) Порядок корня равен числу всех граней (включая и неполные), если подкоренное число 1, и числу чисто нулевых граней, если оно < 1, взятому со знаком минус (при этом «нуль целых» за грань не счи¬ тается).
VI. КВАДРАТЫ И КВАДРАТНЫЕ КОРНИ 43 • Сравните это правило с правилом извлечения квадратного корня в алгебре и обратите внимание на совпадение способов опре¬ деления числа цифр в корне. Пример 3. Найти ]/300 и К0»000003. 2 1 1) 3'00—две грани. 2) Во второй грани—одна цифра. 3) Так как цифра одна, уста¬ навливаем число в левой поло¬ вине (рис. 43). 1 2 1) 0,00'00'03 — две чисто ну¬ левые грани. 2) В грани, следующей за чи¬ сто нулевыми,— одна цифра. 3) То же: так как цифра одна, устанавливаем число в левой половине. 0.9 0.8 0,9 ’^Г1ТГТП ГГ1П'11[1П^Т}П’[Тт^1'П ['IШЦП ТрГПр П1 ] п 11^ТТ1 Г/Г/1 ф ГП/П!1^1'1 ГГуППр П11111^11ТГ н 1111Ч1111 0,9 .1 1.1 О 1.2 1,3 1,4 18 1,9 1,8 ,2 пЫтЬпйп 9 10 5 т!т|Уп1|||П||||||1ппйтп1й 1 2 2 4 1111|1111[11111|||||111|р||||Ы1|г 11111111Ш1111111НИН11 5 Рис. 43. ' ТЛ7 / / /1 ртп ] п т ц । и । р п I] । гп рч и |Т1 п । гп тут угп ртпутггт рт-ц гп грн гр п штп рт пу п Рис. 44. Прочитанное число: один—семь—три—два. 4) Так как граней две, то 4) Так как граней две, то порядок корня: 4-2. порядок корня: —2. Ответ: ]<300= 17.32: 1/0.000003 = 0.001732.
44 ПЕРВЫЙ КОНЦЕНТР Пример 4. Найти /5000 и У 0,0000005. 2 1 12 3 1) 50'00—две грани. 1) 0,00'00'00'50 — три чисто нулевые грани. 2) В крайней грани — две 2) В следующей за нулевыми цифры. гранями—две цифры. 3) Так как цифр две, ставим число в правой половине (рис. 44). Прочитанное число: семь—нуль — семь. 4) Граней—две. Порядок кор- 4) Чисто нулевых граней — ня: +2. три. Порядок корня: —3. Ответ: /5000 = 70,7; У 0,0000005 = 0,000707. 53. Найти корни: /527; /о735; /Пй; /0Ж; /895; /0^002; /108; /ТОД При возведении в квадрат и при извлечении квадратного корня можно для определения места запятой пользоваться еще таким приемом: 1) Пусть требуется найти (0,0162)2. Пишем: 0,0162= 1,62.10-2; 0,01622 = 1,62М0-4 = 2,62-10-* = 0,000262. 2) Чему равен /1620? 1620= 16,2.102; /Тб20 =/16^10 = 4,025.10 = 40,25. 3) Найти /0,0005. 0,0005 = 5,0.10-4; /0,0005 = /5Д).10~2 = 2,24-10~2 = 0,0224. Путь, следовательно, таков: При возведении в квадрат из данного числа выделяется в виде множителя такая степень десяти, чтобы оставшееся число было меньше 10, а при извлечении корня — обязательно четная (чтобы полностью извлекся корень), так что остается число, мень¬ шее 100. Этот прием удобно употреблять для грубой проверки ответа в уме.
VII. КУБЫ И КУБИЧЕСКИЕ КОРНИ § 21. Для кубов, так же как и для квадратов, на линейке есть отдельная шкала — шкала К—с делениями, втрое более мелкими, чем на шкале Р. Она состоит из трех идущих друг за другом оди¬ наковых шкал (подобно тому как шкала А составлена из двух одинаковых). Деления на каждой из этих трех шкал в точности такие же, как и на каждой половине шкалы А (только помельче). Для возведения в куб заданного числа достаточно совместить визирную линию бегунка с указанным числом на шкале О и прочесть Рис. 45. результат на шкале К (рис. 45). При этом порядок результата определяется следующим правилом. ПРАВИЛО 0 ПОРЯДКЕ КУБА Если куб получается в последней (правой) трети шкалы АГ, то его порядок равен утроенному порядку возвышаемого числа. Если в средней трети, то — утроенному порядку минус один. Если в первой (левой) трети, то — утроенному порядку минус два. Пример 1. Найти 1,7253. Поставим бегунок на 1725 на шкале Р.
46 ПЕРВЫЙ КОНЦЕНТР Ответ приходится в первой трети (рис. 45). Прочитанное число: пять—один — три. Порядок возвышаемого числа: +1. Порядок куба: 3-(+1)—2 = 4-1. Ответ: 1,7252 3 = 5,13. Если числа шкалы К—кубы соответствующих чисел шкалы Р, то обратно: числа шкалы Р суть кубические корни соответствующих чисел шкалы К- Установка чисел на шкале К и порядок результата определяются следующим правилом. ПРАВИЛО ОБ ИЗВЛЕЧЕНИИ КУБИЧЕСКОГО КОРНЯ 1. Разделите подкоренное число иа грани по три цифры в каждой: влево от запятой, если число ^1, и вправо от запятой, если оно < 1. 2. Посмотрите, сколько цифр в крайней левой грани, если число 1, и в непосредственно следующей за чисто нулевыми гранями, если чи¬ сло <1. 3. I) Если таких цифр только одна, то ставьте число в первой (левой) трети шкалы К', II) если две,— в средней трети; III) если три,— в последней (правой) трети. 4. Порядок корня равен числу граней, если подкоренное число 1, и числу чисто нулевых граней, если оно < 1. у//7////у7///;///7^////7//7^П77у///у1/////Г/уГПргЛ2'Г,ир,ТГГР'ГГГ7ПГ1^П!ТТ,'ГП[|1Н1'||||^1П Рис. 46. и р/0,0000077. 1) 0,000'007'7—одна чисто нулевая грань. 2) В следующей за чисто ну¬ левой гранью—одна цифра, устанавливаем 77 в первой (ле- Пример 2. Найти р/7700 1) 7'700—две грани. 2) В крайней грани—одна цифра. 3) Так как цифра одна, то вой) трети шкалы /С (рис. 46).
VII. КУБЫ И КУБИЧЕСКИЕ КОРНИ 47 Прочитанное число: один—девять—семь—пять. 4) Граней—две. Порядок: +2. 4) Граней—одна. Порядок: — 1. Ответ: ^7700=19,75; ^0,0000077 = 0,01975. 54. Найти: 1,62»; 0,071»; 0,645»; 4,22». 55. Найти: {/0,0043; ^4^2; р/ОДОб; >/72Д На некоторых линейках шкалы К нет. На них извлекать куби¬ ческие корни сложнее (см. Второй концентр, стр. 127).
VIII. КОМБИНИРОВАННЫЕ ДЕЙСТВИЯ § 22. Рассмотрим теперь некоторые комбинированные действия. 56. До сих пор мы делали умножение на шкалах С и О. По¬ пробуйте теперь произвести эти операции на шкалах Л и В, напри¬ мер, помножьте 6-2; разделите 27:3. Задача. Вычислите покороче 2,65-1,782. Можно решить эту задачу так: возвести в квадрат 1,78, запи¬ сать результат; затем поставить полученное число на шкале О и помножить его на 2,65. число 1,782 Не читая этого числа и не трогая бегунка, пере¬ ставить движок так, чтобы его черточка 1 совпала с визирной линией. Тогда против 2,65 на шкале В будет прочитан на шка¬ ле А весь ответ, так как ясно, что при этом 1,782 помножится на 2,65. Способ этот намного короче; I) не надо читать 1,782, 2) не надо ставить его ла шкалу.
VIII. КОМБИНИРОВАННЫЕ ДЕЙСТВИЯ 51 2 42а 57. Подсчитайте коротким способом • _,о п 6,5 58. Вычислите у-422. 59. Сколько метров пролетит свободно падающий камень за 15,6 сек, если время отсчитывается от начала падения = 981 см/сек2)? 60. Вычислите кинетическую энергию товарного поезда в 2050 т, идущего со скоростью 45 км[час. Не забудьте, что масса равна весу, деленному на
IX. ОСОБЫЕ ЗНАЧКИ НА ШКАЛАХ § 23. 1) л = 3,14159... на шкалах С и О (иногда и на А и В). 61. Диаметр ведущего колеса паровоза—1570 мм. Сколько обо¬ ротов делает колесо в минуту при скорости 75 км/час? 62. Сколько пойдет рельсов на кривую радиуса 45 м, если угол, стягиваемый кривой, равен 26°? 2) на шкалах С и О. Этот значок служит для вычисления площади по диаметру, и наоборот. сс . о тР <Р (Л\г Если о—площадь круга диаметра а, то 5 = —г- = . 4 “г/Л \ с* / Отсюда следует также с1 = СУ8, поэтому: 1) Чтобы по диаметру определить площадь круга, делят (1 на С, а ответ читают на шкале Л. 2) Чтобы по плошади определить диаметр, поступают наоборот. Площадь ставят на шкале Л, как подкоренное число квадратного корня, передвигают движок единицей к установленной площади и читают на шкале й против С диаметр. ^06 ; а 1 ,С 1 ' '16,2 1 Г Рис. 48. Пример. Найти площадь круга 0 = 16,2 л/ (см. решение на рис. 48). Порядок площади определяется как порядок квадрата по . л порядку Ответ: 5 = 206л’. 63. Вычислить площадь стандартной цирковой арены 0 = 13лг.
IX. ОСОБЫЕ ЗНАЧКИ НА ШКАЛАХ 53 64. Объем цилиндрической коробки 6300см3, высота 5 см. Вы¬ числить диаметр. При определении объема цилиндра не надо читать площа¬ ди основания, так как формулу У=81=\^у • I можно вычи¬ слять сразу (ср. стр. 50). 65. Сколько весит чугунная болванка 0 = 300 мм, Н = 800мм? Удельный вес чугуна 7,2. На некоторых линейках на бегунке есть три линии. Обе край¬ ние линии отстоят от средней как раз на расстоянии, равном 120 20 Ьпн1111янанавввввв111вяв>а111111| Г11Я1Г ни. 41111111111111111111111111101311888811111111111111111111111111111111111 700 000 900 1000 80 90 100 30 1 50 0 111111111111111111». 4111111111111111111111111111111 90 100 120 111|||||||||||!|||||||||||||1Пяг11[Т|||П1|п|[иптйА 1111111Л11ПИ11111Г 1111 111111111111111111111111 1111111111111111111111 11111111111111111111111111111 Рис. 49. /4 —, так что, поставив среднюю линию на число, указываю¬ щее диаметр круга на шкале О, можно прочитать площадь этого круга на шкале А против левой линии бегунка (рис. 49). • Остальные значки на линейке менее употребительны; о них сказано дальше (стр. 100 и 111).
х. линейка как таблица § 24. Задача. Составить таблицу для перевода дюймов в мил- лиметры. На линейке эта задача решается так: 1" = 25,4 мм. Ставят 25,4 против 1. Тогда против чисел 2, 3, ... будут, оче¬ видно, стоять числа, равные 25,4-2; 25,4-3 и т. д., т. е. перево- Рис. 50. дящие дюймы в миллиметры. То же самое будет и для любого другого числа. Например: 1,55" = =39,4 мм и т. д. 66. Переведите в градусы Рео¬ мюра следующие градусы Цельсия: 16; 28; 42; 19,5; 60; 85. 67. Перевести фунты в кило¬ граммы: 11; 16,5; 19,6; 180; 37,5; 91,3. 68. Перевести версты в километры: 1560; 960; 70; 20,5; 1,45. 69. Уклон канализационной трубы равен 0,03. Глубина заложе¬ ния около колодца а = 2,65 м. Какова глубина заложения Ь в 15; 20; 27; 40; 95 л/ от колодца? Указание. Уклоном трубы называют отношение понижения заложения трубы А (рис. 50) к тому расстоянию I, иа которое приходится это понижение; в задаче 69, например, А = 3, 1=100.
ВТОРОЙ КОНЦЕНТР XI. ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ С КВАДРАТАМИ И КУБАМИ § 25. Познакомившись с простейшими приемами вычислений на линейке, можно будет теперь приступить и к более глубокому ознакомлению с ее устройством; это позволит нам не только решать более сложные задачи по готовым схемам, но и самим создавать приемы для вычисления выражений того или иного вида, встреча¬ ющихся в практических расчетах. При этом наибольшую важность имеют навыки в проведении вычислений такого рода, которые при¬ ходится выполнять много раз, так как здесь, очевидно, незна¬ чительное улучшение или ухудшение приема может в итоге значи¬ тельно уменьшить или увеличить объем работы. В первом концентре мы уже столкнулись с некоторыми спосо¬ бами вычисления на линейке, которые позволяли очень быстро и удобно (при одной установке движка) находить целый ряд значений одной и той же величины, проводить много однотипных вычислений (см. §§ 18 и 24). Теперь эти способы будут разбираться более широко и более подробно. Пропорциональные вычисления будут играть в дальнейшем боль¬ шую роль; мы начнем с вопроса, примыкающего к § 18 (стр. 36). § 26. Мы уже знаем, что если сдвинуть движок, то стоящие друг против друга числа шкалы И (которые мы будем обозначать буквой х) и числа шкалы С (которые мы обозначим через у) свя¬ заны зависимостью — = СОП81, у иными словами, отношение любых двух стоящих друг против друга чисел х и у сохраняет для всех таких пар постоянную величину х) (см. § 18). 70. Обозначив числа шкалы А буквой г, а числа шкалы К — буквой и, напишите, каким соотношением связаны числа г и х; и и х. *) При несдвинутом движие имеем тривиальный случай х = у.
56 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР 71. Каким соотношением связаны числа гиг/ при сдвинутом движке? Числа г и у? Числа ину? Указание. Воспользоваться решением задачи 70 и выразить х через 2. Тогда, очевидно, соотношение между х и у даст соотношение между г и у, если заменить в нем х его выражением через г. Итак, рассматривая шкалы А и К в комбинации со шкалой С, мы видим, что для стоящих друг против друга чисел на этих шка¬ лах будут справедливы равенства: /т = _ = 121 и ^21=ё21= У1 Уч " ' У к У1 Уч ’ ” Ук ' или, иначе (возводя эти равенства в квадрат и в куб): Л = = = = ±* у1 у1 ” ’ у2к у! у1 ’ ” у3к ‘ Этими соотношениями можно во многих случаях с удобством пользоваться; они, например, очень удобны для решения нижепри¬ веденных задач (и аналогичных задач: для корней квадратных и кубических): 1. Найти числа, пропорциональные квадратам данного ряда чисел. 2. Найти числа, пропорциональные кубам данного ряда чисел. Пример. Вычислить значения 5 = 49112 для / = 4; 4,2; 5,65; 8,75. Если мы будем брать значения / на шкале С, то, очевидно, соответствующие значения 5 будут получаться на шкале А. На сколько нужно сдвинуть движок—сообразить нетрудно. При / = 1 имеем 5 = 491. Значит, конец движка (или начало) должен стоять против 491 шкалы Л, на которой у нас получаются величины 5 (ср. 59). Аналогичные рассуждения позволяют решать также задачи та¬ кого рода: Задача. Найти и = г1’5 = Кг3. Очевидно, что, поставив г на шкале Л, мы получим и против него на шкале /С. В самом деле, обозначая числа шкалы С через у, будем иметь: г = г/2, и=у3, или _ у = Vг; и = (Кг)3 = V г3. Пример. Вычислить 2,!1»5. Ставим 2,1 на шкале Л и читаем на шкале К ответ: 3,04. 72. Найти х2, х3 при лг4 = 6,55: х^ __ х2 х3 х4 1,162 1,452 ~ 1,65- 2,012 *
XI. ВЫЧИСЛЕНИЯ С КВАДРАТАМИ И КУБАМИ 57 73. Определить ап а2, а3, а4: 4,75_ 5,62_ 6,50_ 7,10_ 8,00 а? “ а? ~ а3 ~ а2 ~ 1.62е 74. Вычислить 1, р, V из уравнений: 75. Консервы выпускаются в банках одинаковой высоты и раз¬ ного диаметра. Банка в 5 кг имеет диаметр 265мм. Каковы должны быть диаметры банок на 2; 1,5; 0,75 кг? Во всех этих вычислениях, так же как и в вычислениях с обычными пропорциями (§ 18), линейка представляет собой ин¬ струмент исключительно удобный: без всяких передвижений, при одной установке движка, получает целая серия результатов. Для вычислений этого типа можно было бы дать правило о по¬ рядке, аналогичное тому, которое дано было для пропорций, но оно получилось бы слишком громоздким и неудобным в работе. Поэтому лучше оценивать результаты просто на глаз; при про¬ порциональных вычислениях это обычно сделать легко. При вычислениях в некоторых случаях здесь, как и везде, мо¬ жет потребоваться переброска. При этом следует руководствоваться практическим правилом: • Если в каком-нибудь вычислении приходится сделать пере¬ броску, то сначала нужно записать все те результаты, которые можно получить без переброски, потом перебросить движок и за¬ писать остальные. Пример. Найти х29 х39 х4, хб из равенств 9,0 _ 8,0_ 3,0__ 0,5__ 0,2 __ 0,15 6,352 ~ “ х2 - х2 - х* - х2 • Установив 6,35 шкалы С против 9,0 шкалы А (в левой ее половине), находят: = 5,98; х2 = 3,67. Чтобы найти х39 движок перебрасы¬ вают (0,5 берут в правой половине шкалы Л), но х4 и хб отыски¬ вают в том же положении движка, что и хг и х2. Поэтому сначала находят х4 и х&9 а потом уже, перебросив движок,—по¬ следнее число х3.
XII. ПЕРЕВЕРТЫВАНИЕ ДВИЖКА § 27. Вынем движок из линейки, перевернем его «вверх ногами» и вставим в таком виде обратно (рис. 51). В этом положении под шкалой А окажется перевернутая шкала С, над шкалой 2)—пере¬ вернутая шкала В (рис. 52). Начало движка придется над конеч¬ ным штрихом шкалы Р, а конец движка—над ее началом. 20 30 40 50 БО7ОМ50ЮО Шкалы: — д — С -— В +—В г 3 4 5 6 7 8 910 1 , 2 3 8 9 10 4 5 6 Рис. 52. 76. Поставьте визирную линию бегунка на число 2 шкалы О и прочтите число, которое при этом отметит визирная линия на шкале С (эта шкала теперь наверху, под шкалой 4, и цифры на ней стоят «вверх ногами»). Чему равно произведение этих двух чисел? То же для чисел 4, 5, 8. Заметьте, что на перевернутой шкале С числа идут, возрастая справа налево (не так, как обычно на всех шкалах). Поэтому, например, против 4 на шкале Л находится число 2,5 на шкале С, а не 3,5 (рис. 53).
XII. ПЕРЕВЕРТЫВАНИЕ ДВИЖКА 59 Решая задачу 76, мы познакомились с основным свойством перевернутого движка: • При перевернутом движке произведения стоящих друг против друга чисел на шкалах С и О равны. 2,5 6 111Ш11111Ш1Ш1Ш111Ш1 >11111111111111111111111111111 ТГ € 9 10 7/л.^/ тр-трну гуг^тгуптут гршргп рп гп 11 г । пр п । р т р । п । тц н гг| । п Г111 ри П'цш 2 5 6 7 ,8 9 !1П|||||>1111||П1П11!1|||||;ш1|1Т||||111||||П||1г!!|и1ч111||||||11||||11||1п1||||[н|||1н1пп1||||1п1||||П!|111^ Л П €‘1 •|7ЫИ|1|^Н|||Й11|||||1111^ Рис. 53. ■■■■■и1Ч111И1111и1ИН1111ПП1Н11Н111111111111111111111111111»111П11111|цц|Ц|< г с Лб г Легко понять, почему это так: пусть друг против друга стоят числа р и у, а движок сдвинут так, что его начало приходится против числа а (рис. 54). Тогда, очевидно, + — где 1р, 1д и 1а — расстояния, на которые отстоят от начала штрихи со значками р, 7, а. Но известно, что = = 1а = т\у>а (т—длина единицы масштаба). Значит, = т 1&(р<7) = 1&а, рд = а\ равенство это справедливо для любых чисел р и 7, стоящих друг против друга. В этом доказательстве основную роль играет то обстоятельство, что у пере¬ вернутого движка начало шкал приходится там, где в обычном положении находится конец. При решении задачи 76 получалось, что все произведения равны десяти: 2-5=10; 42,5 = 10; 5-2 = 10; 8-1,25 = 10;
60 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР так оно и выходит, если считать числа, написанные на шкалах, за единицы. Но на практике часто удобнее считать все эти произве¬ дения равными единице, то есть считать числа шкалы С обратными величинами по отношению к числам шкалы 2?. В этом случае можно сказать, что при перевернутом движке ли¬ нейка дает таблицу обратных величин. § 28. До сих пор движок был полностью вдвинут в линейку, так что его начало и конец совпадали с концом и началом шкал линейки. Теперь мы разберем, что дает его передвижение. 77. Сообразите, как производить умножение при помощи пере¬ вернутого движка. Нужно помнить, что 1) шкала С—«обратная» по отношению к шкале О и что 2) произведение а-Ъ = а: ~. 78. Как выполнять деление? 79. Останутся ли в силе прежние правила о порядке произве¬ дения и частного при таком умножении и делении? Указание. Если трудно разобрать этот вопрос в общем виде, то сначала нужно рассмотреть, что происходит, например, при умножении 2 на 3, на 4, на 5, на 6 и т. д. Сделать отсюда выводы. 80. Каким способом удобнее производить умножение: старым или новым, и почему? Тот же вопрос относительно деления. Указание. Вспомните, что при производстве умножения у нас иногда не получался ответ (приходилось делать умножение, выдвигая движок влево). Может ли быть такое положение при новом способе умножения? Чтобы свободно и уверенно применять линейку с перевернутым движком, нужно твердо помнить основное свойство перевернутого движка: Любые два стоящих друг против друга числа на шкалах С и Рдают одно и то же произведение. Величину этого произведения легко узнать, посмотрев, какое число стоит на шкале 2? против единицы шкалы С, или наоборот. Ясно, что если а&=1-х, то х и есть величина произведения. Пример 1. Найти величину произведения 1,315 на 2,67. Устанавливают друг против друга 1,315 и 2,67 (рис. 55). Тогда: 1,315-2,67= 1 -3,51 =3,51 • 1. Число, выражающее произведение на шкале С, находится про¬ тив единицы на шкале 2?; оно же находится на шкале 2?—против единицы на шкале С. Пример 2. На сколько надо умножить 2,67, чтобы получить 6,45 (рис. 56)?
XII. ПЕРЕВЕРТЫВАНИЕ ДВИЖКА 61 Устанавливают 6,45 против 1. Тогда против 2,67 на одной из шкал стоит искомое число на другой шкале: 6,45-1=2,67-2,41 = 1-6,45. 81. Решить одной установкой движка такие пропорции: 1,63-3,12 = х-2,86; 0,0345-625 = 7,05-х; х-4,62 = 1,975-0,825. Хотя все эти задачи легко можно решить и при обычном поло¬ жении движка, все же уже и здесь легко заметить некоторые осо¬ бенности, характеризующие перевернутый движок. Например: при перевернутом движке удобнее производить умножение, а при непе- ревернутом—деление; при перевернутом движке удобнее решать пропорции, написанные в виде равенства произведений, а при не- перевернутом—в виде равенства отношений и т. д. Однако основная ценность перевернутого движка вскроется в дальнейшем (стр. 63). • Замечание. Все сказанное до сих пор справедливо только для шкал С и О. Если мы будем рассматривать стоящие друг про¬ тив друга числа других шкал (например, С и А), то для них правило о постоянстве произведения не будет верно. Прямая и обратная пропорциональность § 29. В § 24 было показано, что линейка с обычным положением движка может заменить собой таблицу для перевода одних мер в другие. Это можно выразить следующими словами: линейка с движком в обычном положении дает таблицу значе¬ ний прямо пропорциональных величин, связанных зависимостью: У^кх.
62 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР При этом коэффициент пропорциональности к—это то число шкалы значений у, на которое устанавливается начало (единица) шкалы значений х (рис. 57). Числа, стоящие друг против друга на линейке с перевернутым движком, связаны, как было показано в предыдущем параграфе, соотношением ху = к. Если считать, что на одной из шкал (например С) мы берем значения х, то на другой шкале (Р) против этих значений х будут стоять значения у = к]х, т. е. линейка с перевернутым движком дает таблицу значений обратно пропорциональных величин, связанных зависимостью у = к/х. При этом коэффициент пропорциональности к—это то число одной из шкал, против которого стоит начало (или конец) другой шкалы (рис. 58). Это основное различие между свойствами обычного и перевер¬ нутого положения движка и решает вопрос о том, какое положе¬ ние удобно или неудобно в том или ином конкретном случае. 82. С каким положением движка нужно применять линейку при таких вычислениях: а) умножение одного и того же числа на ряд чисел (т. е, оты¬ скание величин а-Ьъ а-Ь3, а-Ь3 и т. д.); б) деление одного и того же числа на ряд чисел; в) деление ряда чисел на одно и то же число; г) решение задачи: сколько процентов составляет число а от числа Ь, для одного и того же числа а и ряда разных чисел и наоборот: для одного и того же числа Ь и ряда чисел а? Указание. 1. Для решения задачи нужно записать условие в виде фор¬ мулы, обозначая данное число из ряда чисел через х, а искомое число —
XII. ПЕРЕВЕРТЫВАНИЕ ДВИЖКА 63 через у, и посмотреть, прямая или обратная пропорциональность имеется между числами х и у. Указание 2. 100а т. е. у=-г . Если а составляет г/% от д, то это значит, что а = 100 ь’ Каждую из следующих задач надо решить одной установкой движка. 83. В цилиндре воздушной помпы при расстоянии поршня от дна цилиндра, равном 28,5 см, измерено давление в 1,5 атмосферы. Какое давление будет при расстоянии 40,35, 30, 25, 20, 15, 10 см? Примечание. Предполагается справедливым закон Бойля — Мариотта: произведение величин объема и давления постоянно. 84. Приработок за выполнение сдельной работы, выполненной в неурочное время, равен 39 р. 60 к. Сколько процентов составляет он от месячной зарплаты в 90, 105, 120, 135, 150 руб.? 85. 12 экскаваторов вырыли котлованы для фундаментов в 38 дней. Во сколько дней закончат ту же работу 10, 25, 40 экскаваторов? • В некоторых случаях при решении таких задач может потре¬ боваться «переброска» движка (см. стр. 34). Так, например, задав в задаче 85 вопрос—во сколько дней закончат ту же работу 55 эк¬ скаваторов,—мы уже не смогли бы получить ответ без переброски движка. Только передвинув движок так, чтобы его конечный штрих встал на место начального, мы решим задачу. Перевернутый движок в комбинации со шкалами А и К § 30. Числа шкалы Л —квадраты чисел шкалы О, а числа шкалы О—квадратные корни из чисел шкалы А. Числа х шкалы Р и числа у шкалы С связаны соотношением хг/ = сопз1. 86 . Каким соотношением связаны числа г шкалы А и числа у шкалы С? Употребляя шкалы Л и С (и возводя в квадрат предыдущее равенство), мы приходим к соотношению между числами г шкалы А и числами у шкалы С: [Лг-у = соп51, или гу2 = сопз1. Таким образом, при перевернутом движке мы можем одной уста¬ новкой решать задачи такого рода: 1) Найти числа, обратно пропорциональные квадратам чисел данного ряда. 2) Найти числа, обратно пропорциональные квадратным корням из чисел данного ряда, и т. д.
64 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР Пример. Известно, что при течении жидкости в трубах ско¬ рость течения через трубу, имеющую данное сечение, обратно про¬ порциональна площади этого сечения. С другой стороны, давление р и скорость течения V связаны зависи- /7=26,2 г/см мостью1): р = Лу2. “ ' в Измерение давления жидкости, теку- щей в трубе, дало 26,2 г/см* в сечении, площадь которого 5=15 см2 (рис. 59). Какие надо взять площади сечений, Рис* 59* чтобы давления в них были 15,0; 20,0; 25; 30 г/см2? Решение. Обозначая площадь сечения через 5, имеем: у = у-, или ]/р = у'» т. е- 5]/р = СОП81. Мы можем изобразить эту зависимость на шкалах Л и С при перевернутом движке (ср. стр. 60). Шкала А будет служить для р, а шкала С—для 5. Ставим друг против друга 26,2 на шкале А и 1,5 на шкале С и сейчас же находим против 15,0 на шкале А число 19,8 на шкале С; против 20,0 на шкале А—число 17,2 на шкале С и т. д. Ответ: р 26,2 15,0 20,0 25,0 30,0 3 15 19,8 17,2 15,4 14,0 87. В круглой трубе вода течет через сечение 0 = 25 см со ско¬ ростью 0,93 м/сек. С какой скоростью будет течь вода через сечения 0 = 12,0; 14,5; 19,0; 27,5; 32,4 см? Указание. Имейте в виду приведенное в рассмотренном примере соот¬ ношение между скоростью течения и площадью сечения трубы: 5у = сопз1. 88. Удлинение А/ сантиметров нагруженной грузом в Р кило¬ граммов проволоки длиной / сантиметров и диаметром а сантимет¬ ров дается формулой Требуется подсчитать удлинения для проволок разных диаметров: с! = 0,75; 1,25; 2,50; 4,55 мм, 0 Зависимости этн в действительности сложнее, указанные в тексте фор¬ мулы годны в качестве первого приближения.
XII. ПЕРЕВЕРТЫВАНИЕ ДВИ/ККД 65 одной и той же длины I = 1 м при нагрузке в 10 кг. Модуль упру¬ гости Е — 2 200 000 кг/см2. Примечание. Линейные размеры в задаче даны в разных мерах (мм, см, м). Их надо предварительно привести к сантиметрам. Основная выгода и удобство перевернутого движка заключаются в возможности использования счетной линейки как таблицы для различных случаев обратной пропорциональности. При одной и той же установке движка мы решали целый ряд аналогичных задач. Это—в высшей степени важное обстоятельство. Для того чтобы линейка была использована с наи¬ большим эффектом, при решении каждой задачи нужно выбирать наиболее экономичные способы ее использования и, где есть воз¬ можность, не передвигать движка. • Каждая передвижка—источник погрешностей при установке и бесполезная потеря времени. Движок нужно передвигать только в случае безусловной необходимости. Нужно приучать себя к эконо¬ мии в этом отношении. Если вы видите двух работников, считающих на линейке, причем у одного из них заметите одну-две передвижки движка за то время, за которое второй сделал десять передвижек, — вы можете быть уверены, что второй хуже знает возможности линейки, хуже умеет считать, чем первый. Искусство счета на линейке заключается не в быстроте пере¬ движений движка, хотя, «порхающий движок» и выглядит эффектно. § 31. Рассматривая стоящие друг против друга числа шкал К и С при перевернутом движке, мы получаем, что для этих чисел ш (шкалы К) и у (шкалы С) будут справедливы соотношения: ^/со-// = соп$1, со•//3 — сопз!, или у = ~3 , со = -^. /со у 89. Величины № и р связаны соотношением ^]/р=^к. При р= 10,7 имеем Ц7 = 36,3. Чему равно V/ при р = 3,15; 6,35; 8,8; 12,6; 20,5? Чему равно р при и/ = 45,0; 40,0; 35,0; 30,0; 25,0; 20,0? 90. у=^. Чему равна константа к, если при х = 0,42 имеем = 0,036? Порядок при вычислениях с перевернутым движком § 32. Вопрос о порядке в большинстве вычислений с перевер¬ нутым движком разрешается сам собой: когда, например, даются соответствующие друг другу значения скорости и диаметра трубы (задача 87)—при 0 = 25 см, у = 0,93 м/сек, никому не придет в го¬ 3 Д. Ю. Панов
66 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР лову, что при 0 = 27,5 см, V = 7,7 м/сек или у = 0,077 м/сек. Ясно, что правильный ответ: V = 0,77 м/сек,—это видно из сравнения с данной величиной скорости. При вычислениях с перевернутым движком справедливо следую¬ щее правило, аналогичное «правилу о порядке в пропорциях»: ПРАВИЛО О ПОРЯДКЕ ПРИ ВЫЧИСЛЕНИЯХ С ПЕРЕВЕРНУТЫМ ДВИЖКОМ При вычислениях с перевернутым движком для каждой пары чисел х и у, стоящих друг против друга на шкалах С и И и образующих равные произведения, сумма порядков сомножителей, при одном и том же положении движка, одна и та же. Ценность этого правила вот в чем. Если при какой-нибудь установке движка друг против друга стоят числа хл и ух, х2 и у2 и т. д. (рис. 60), причем все числа х2, ... одного и того же порядка, то можно утверждать, что и все числа уг, у2, ... тоже одного и того же порядка. Почему это так—ясно: пусть порядок хг будет ръ порядок х2 будет р2 и г. д. Порядки соответствующих чисел у% пусть будут Тогда по правилу должно быть: Р1 + 71 — Рг+<72= • • • = Если р1 = р2= ... =р/г, то должно быть и =^2 — • • • • •• Пример. Решая задачу 81, мы находили х из пропорции 1,63-3,12 = х-2,86. Для этого мы установили друг против друга числа 1,63 и 3,12 (одно на шкале С, другое на шкале Р). Затем против 2,86, взятом на одной из шкал, мы прочли на другой: один — семь—восемь. Так как числа 2,86 и 3,12—одного и того же порядка, то на основании правила мы заключаем, что ответ — того же порядка, что и 1,63, т. е. х= 1,78. Если бы было дано 1,63-3,12 = х-0,286, то, очевидно, на основании того же правила было бы получено 17,8. Мы рассуждали бы так: 0,286 имеет порядок, на единицу меньший, чем 3,12; значит, чтобы сумма не измени¬ лась, х должен иметь порядок, на единицу больший, чем 1,63. Доказать это правило о порядке не составляет никакого труда. Так как все числа, стоящие друг против друга на шкалах С и Р, в одном и том же поло¬ жении движка дают равные произведения, то, очевидно, и порядки этих произ¬
XII. ПЕРЕВЕРТЫВАНИЕ ДВИЖКА 67 ведений должны быть равны. Так как порядок произведения равен или сумме порядков сомножителей, или меньше этой суммы на единицу, и так как все произведения получаются в одинаковых условиях, то (сохраняя обозначения предыдущего доказательства) получаем: или Р1 + Яг —1 = Рг + 7г —1 = Рз + 7з —1 = • • • = Рк + Як — или же Р1 + Яг = Рг 4- Я2 ~ • • • = Рк Як* В обоих случаях правило доказано. Кроме этого правила, в некоторых случаях будут небесполезны следующие замечания, облегчающие контроль вычислений: I. При перевернутом движке шкала С идет, возрастая, справа налево, а не слева направо, как все другие шкалы на самой линейке. Пользуясь этим замечанием, мы узнаем, с какой стороны от дан¬ ного числа нужно искать числа, большие его, и с какой—меньшие. II. Устанавливая какое-либо число на шкале А (или К), нужно ставить его так, как если бы мы собирались извлекать из него корень. В некоторых случаях это, может быть, и не нужно, но зато такая привычка во многих случаях избавит нас от ошибки. Польза этого правила заключается в том, что при указанной установке мы всегда спокойны за верность корня из установленного числа на шкале И. А так как при перевернутом движке основным уравнением, связывающим стоящие друг против друга числа г и у шкал А и С, является уравнение гу2=^к, то возможность проверки выполнения именно этого уравнения особенно ценна. • Нужно иметь, однако, в виду следующее: иногда установка не на своей половине может спасти от переброски. В этом случае це¬ лесообразнее, конечно, сделать такую установку. При этом нужно только более внимательно следить за вычислением. Пример. Вот пример применения этих замечаний. Решение задачи 90. Дано, что у — ~з*; при х = 0,42 # = 0,036. Чему равно к? Нетрудно сообразить, что для значений у мы употребим шкалу К, Для зна¬ чений х—шкалу С. Так как # = 0,036 соответствует х = 0,42, то ставим их друг против друга; при этом ставим # = 0,036 в средней трети шкалы К (рис. 61) в соответствии с замечанием II этого параграфа и правилом извлечения кубического корня (см. стр. 46). Теперь замечаем, имея в виду правило I, что числа шкалы С идут, возрастая налево, и потому х=1 находится слева от 0,42 (на левом конце движка). Против этого левого конца, очевидно, и нахо¬ дится у —к на шкале /С. Мы читаем на шкале К цифры два—шесть — семь. Относительно порядка этого числа сомнений быть не может: оно приходится в левой трети шкалы К и, поскольку в средней трети у нас стояло число 0,036, может значить только 0,00267 (числа налево убывают). Ответ: к = 0,00267. Если это решение не совсем ясно, нужно обратить внимание на то, что значат цифры, нанесенные на шкалах. Так как на шкале С мы установили 0,42» 3*
68 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР то идущие палево цифры 5, 6 и т. д. означают 0,5; 0,6 и т. д. до 1,0. На шкале К было установлено 0,036; поэтому идущие влево цифры обозначают: 3 — 0,03, 2—0,02, / — 0,01, 9—0,009, 5—0,008 и т. д. до 0,002. Вот еще одно практическое правило, которое поможет нам ориен¬ тироваться в вычислениях со шкалами А и К. е Чтобы легко запомнить, на каких шкалах какие величины нужно ставить, заметим следующее: Употребляя шкалы А и К. мы имеем дело со шкалами более мел¬ кими (шкала А мельче С в два раза, шкала К мельче С в три раза). На этих шкалах и числа надо устанавливать более мелкие, напри¬ мер. если дано, что а3Ь = к. то числа Ь «втрое мельче* чисел а (числа а входят в кубе\^на шкале К ставят Ь. на шкале С ставят а. Если дано, что V х-у = к. то числа х «вдвое мельче* чисел у (из чисел х извлечен корень), поэтому числа х ставим на шкале Л, числа у—на шкале С.
XIII. ОБРАТНАЯ ШКАЛА § 33. На некоторых линейках посредине движка нанесена третья шкала — шкала /?, часто с красными цифрами (поэтому ее иногда называют «красной шкалой») (рис. IV на стр. 48—49). Шкала эта — не что иное, как нанесенная в обратном направлении шкала С или, что то же, «перевернутая шкала» С. Понятно поэтому, что на линейках с обратной шкалой нет необходимости перевертывать движок: применяя обратную шкалу как шкалу С перевернутого движка, мы можем делать все указанные выше вычисления. Отметим специальные особенности работы с линейками, имею¬ щими обратную шкалу: I. Если линейка имеет обратную шкалу, то для умножения нужно пользоваться обратной шкалой, деля первый множитель, взятый на шкале О, на второй, взятый на шкале К. Это — известное всем хорошим счетчикам правило «умножения посредством красных цифр». Выгоды этого способа ясны из решения задачи 80. II. На линейке с обратной шкалой одной установкой движка вычисляются выражения вида а-Ь-с. Умножая а на Ь посредством обратной шкалы, мы имеем возмож¬ ность, не сдвигая движка, получить еще обычным способом и произведение аЬ на с. Здесь—полная аналогия с вычислением на обычной линейке выражений вида Пользуясь этим замечанием, можно сократить работу при вычис¬ лении выражений вида: а-Ь-с, если вычислять их по схеме: ахЬхсхйх.. .хт, к о к о о где знак х означает умножение посредством обратной шкалы, к а х—обычное умножение. о 91. Вычислить, применяя это правило: 2,13-4,24-4,86-7,26-3,08-1,37; 0,063-12,05-0,199-8,13-л.
XIV. ЛОГАРИФМЫ § 34. Внизу линейки нанесена шкала Ь. Она содержит ман¬ тиссы логарифмов чисел шкалы Р. Чтобы найти нужный логарифм, ставят бегунок на число шкалы Р и читают мантиссу по шкале Ь. Деления шкалы Л—равномерные, причем деления третьего разряда идут через две единицы (как в промежутке 2—4 шкалы Р—«деления II сорта», см. рис. II на стр. 16—17). Рис. 62. Таким образом, например, написанные на рис. 62 числа — ман¬ тиссы логарифмов соответствующих чисел шкалы Л. Характери¬ стики вычисляются по обычным правилам—без линейки. Пример 1. Найти 1^3,5. Ставят визирную линию на 3,5 на шкале Р. На шкале Ь читают: пять — четыре — четыре. Значит, мантисса 1§3,5— пять — четыре—четыре. Характеристика, очевидно, нуль. Ответ: 1^3,5 = 0,544. 92. Найти 1§ 65,5; 2,44; 0,0167. Ответы проверьте по таб¬ лицам логарифмов.
XIV. ЛОГАРИФМЫ 71 Отсюда очевидно, что шкала Ь счетной линейки заменяет трех¬ значные таблицы логарифмов. ф Отыскание числа по его логарифму также просто. Пример 2. Дано, что = 0,167. Найти Ставят визирную линию на о д и н — ш ест ь — с е м ь на шкале Ь. На шкале О читают: один — четыр е—шесть—дев ять. Харак¬ теристика— нуль; значит, число имеет один знак до запятой. Ответ: М = 1,469. 93. Вычислить Ы, если 1§А/ = 2,343; 0,967; 0,265; 1,960; 2,096; —0,867; —1,357. 94. Вычислить 101’6; 104>23; 100’091; 102’075; 10~2’34; 10“°’1в. Указание. Если 1§7У = а, то чему равно 10а? Логарифмические вычисления на линейке § 35. При наличии счетной линейки прибегать к помощи лога¬ рифмов приходится почти исключительно при вычислении сложных степенных выражений вида 1,62°’91; 0,5-ъ6 и т. д. или таких выра¬ жений, в которые уже входят логарифмы, например: ^0135 , 6,24, 1§ 2,3 и т. п. Пример 1. Найти 1,620’91. Если х= 1,620,91> то 1§х = 1,62°’91 = 0,91 -1§ 1,62. Ставят визирную линию на 1,62 на шкале Л. Читают на шкале Д два—один. 1,62 = 0,21. Затем умножают, как обычно, 0,21 на 0,91. Получают: 0,191. Значит, 1§х= 0,191. Ставят бегунок на один —девять — один на шкале Ь и читают на Р: один — пять — пять—два. Ответ: 1,62°’91 = 1,552. 95. Вычислить: 2,67х’55; 0,0933’72; 1,14"2’31; 2°’в; л2’12; е1’8. Примечание. Величину 1^е = 0,434 полезно помнить, так как пользо¬ ваться ею приходится довольно часто. В тех случаях, когда приходится много раз вычислять выраже¬ ния вида а~а (с отрицательным показателем), целесо¬ образно воспользоваться свойствами перевернутого движка (или обратной шкалы, если она имеется на линейке). Так как = то придется вести вычисления для аа, а затем взять обратную величину найденного результата. Пример. Вычислить 10~3’27. Ставят бегунок на два—семь на шкале 1, а ответ читают не на шкале О, а на шкале /? (движок должен быть установлен так,
72 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР чтобы его начало и конец совпадали с началом и концом линейки; если шкалы /? нет, то переверните, движок). Получают: пять — три — семь. Так как 10"3}27 = 10-3- 1О“0’27 = 0,001 -0,537, то окончательно получается Ю~3’27 = 0,000537. 96. Отношение между напряжениями 5! и 52 концов ленты лен¬ точного тормоза дается формулой $х:$2 = ^, где р— коэффициент трения, х—угол охвата ленты (рис. 63) в радиа¬ нах; $2 = 824 кг; р = 0,39; х = Найти $х. • Вычисляя на линейке выражение вида \оаЧ>\ и т. п., одним словом, лога¬ рифм такого выражения, которое может быть само вычислено на линейке, поступают всегда $ / / так: сначала вычисляют выражение, лога- рифм которого ищется, и по готовому рс- /©, зультату берут логарифм. Нужно старать¬ ся при этом, чтобы результат получился на шкале О. Тогда, не читая его, получают одновременно и логарифм на шкале Ь. Примечание. Этот способ противо¬ положен тому, который мы применяли в ал¬ гебре. Там мы сначала логарифмировали, получали логарифм резуль¬ тата и по нему находили самый результат (если это было нуж¬ но). На линейке же такое вычисление гораздо дольше и труднее, чем непосредственное отыскание результата и уже потом — его лога¬ рифма.
XV. ВЫЧИСЛЕНИЕ ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН Обратная сторона движка § 36. Вынем движок из линейки и рассмотрим его обратную сторону. На ней нанесены три шкалы, против которых (на правом конце движка) стоят буквы «5», «Г», «З&Т»1). Это—шкалы тригоно¬ метрических величин: шкала синусов (шкала 5), тангенсов (Г) и сину¬ сов и тангенсов малых углов (5&Т). Все эти шкалы связаны со шкалой И (на линейке), так же как уже известная нам шкала лога¬ рифмов (шкала Ь). Разница только в том, что шкала Ь нанесена на самой линейке, так же как и шкала О, а тригонометрические шкалы нанесены на движке. Поэтому, чтобы использовать их параллельно со шкалой I), нужно вдвинуть движок в линейку обрат¬ ной стороной кверху и установить его так, чтобы начальные и конечные линии всех шкал совпадали (см. рис. V на стр. 48—49). Теперь можно, устанавливая бегунок на какой-нибудь штрих одной из тригонометрических шкал, прочитывать соответствующее число на шкале И и узнавать этим способом величину синуса или тан¬ генса того угла, который был отмечен на шкале 5 или Т. Операция эта нисколько не сложнее, чем отыскивание по логарифму, отме¬ ченному на шкале Ь, соответствующего ему числа на шкале Р. Тригонометрические шкалы § 37. Чтобы пользоваться шкалами 5, Т, 5&Т, прежде всего нужно изучить их деления. Шкала 5 Это—самая верхняя из шкал движка. На ней деления идут от 5°44' до 90° (почему шкала начинается с 5°44' — будет сказано дальше). Шкала эта, как и все шкалы линейки2), неравномерна и вследствие этого разделена неодинаково. г) Знак & означает союз «и >: 5 & Т — ^синусы н тангенсы», 2) Кроме шкалы Ь.
74 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР Она разделяется на такие участки: 1-й участок — от начала ДО 10°, 2-й в •— в 10е в 2о°, 3-й в — в 20° в 40е, 4-й в — в 40° в 70е, 5-й в — в 70° в 80е, 6-й в — в 60° в 90°. В каждом из этих участков шкала разделена по-разному; такое разнообразие делений происходит от того, что шкала очень сильно сжата к правому концу (к 90°), значительно больше, чем, например, шкалы С и Д В каждом из указанных участков нанесены деления для граду¬ сов и для минут (пока это возможно). Рассмотрим внимательно рис. VI (на стр. 80—81). На нем изо¬ бражены тригонометрические шкалы так, как они нанесены на движке, и, кроме того, шкалы 5 и 8&Т в увеличенном виде, п притом так, что разные участки отделены друг от друга. (Шка¬ ла Т не нарисована, так как она значительно проще, и разо¬ браться в ней мы сможем и без особого чертежа.) Займемся шкалой 5. Прежде всего нам надо разобраться в делениях на градусы. Опорными пунктами здесь являются десятки градусов—это деления, против которых стоят числа 10, 20, 30, ..., 80. 97. Найдите эти деления на линейке. Каждый из промежутков между этими делениями разделен на десять частей штрихами, соответствующими отдельным градусам. На первом и втором участках эти деления отмечены цифрами (6, 7, 8, 9, 10, 11, ..., 20у). В третьем участке (и дальше—в четвертом, пятом) градусные деления распознавать легко: это—единственные черточки, высту¬ пающие в этих участках за горизонтальную линию, идущую вдоль всей шкалы. Кроме того, в 3-м участке отмечены цифрами 25° и 35°. 98. Найдите все эти деления и рассмотрите их особенности на разных участках. 99. Установите бегунок на такие деления: 8°, 11°, 12°, 35°, 60°. 100. Установите бегунок на 21°, 34°, 28°, 46°, 53°, 62°, 68°, 76°. В промежутках между градусными делениями нанесены более мелкие деления. Эти деления —разные в разных участках. Мы на¬ чнем со второго участка. В этом участке каждый градус (промежуток между двумя последовательными градусными делени¬ ями) разделен на шесть частей, так как в градусе 60 минут. Каждое деление, следовательно, соответствует десяти минутам. х) На некоторых линейках отмечены только четные числа.
XV. ВЫЧИСЛЕНИЕ ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН 75 Это — деления I сорта на рис. VI. Деления эти продолжаются и в первом участке (см. рис. VI), но там, кроме этих делений, нанесены еще деления нулевого сорта, делящие пополам промежуток между делениями I сорта и соответствующие, следова¬ тельно, пяти минутам. 101. Найдите эти деления на шкале 5. • Нужно обратить внимание на следующее различие между делениями I сорта в первом и во втором участках: в первом участке деления I сорта выходят за горизонтальную линию, идущую вдоль шкалы, а во втором — не выходят. Следует также не путать деления нулевого сорта в первом участке с делениями I сорта (в особенности в начале шкалы, около 6°, где промежутки между делениями нуле¬ вого сорта очень крупны). В третьем участке делений I сорта уже нет; здесь идут деления II сорта. Каждый градус разделен здесь на три части, и каждый промежуток между делениямм II сорта соответствует, следовательно, двадцати минутам. 102. Найдите эти деления на линейке. Начиная с 40°, и эти промежутки оказываются уже слишком крупными. В 4-м участке каждый градус разделен только на две части по 30 минут каждая; это—деления III сорта. 103. Найдите их на линейке. Самыми удобными являются, конечно, деления I сорта, к деле¬ ниям II и III сорта нужно привыкнуть. • Чтобы уверенно различать все эти деления, нужно заметить, на сколько частей разделен градус: на 6, на 3 или на 2. 104. Имеются ли деления более мелкие, чем градусные, в 5-м участке (от 70° до 80°)? Примечание. На некоторых линейках пятый участок начи¬ нается с 60° (а не с 70°, как на рис. VI); деления III сорта идут только до 60°, а с 60° до 80° имеются только градусные деления. На таких линейках промежуток от 80° до 90° обычно вовсе не имеет делений. Наконец, в 6-м участке (от 80° до 90°) даже все градусные де¬ ления нанести невозможно. В нем нанесены только один штрих для 85° или три штриха, соответствующие по порядку 82°, 8-И и 86°. Дальше 86° делений нет. Теперь шкала 5 разобрана полностью. 105. Установите бегунком на шкале 5: 8°5; 11°5; 16°30'; 42°30'; 24°20'; 13°50'; 7°25'; 21°20'; 21°40'; 21°30'; 37°50'; 51°40'. 106. Установите Н°24'; 15°5'.
76 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР 107. Прочтите отмеченные черточками углы (в градусах и мину¬ тах) на рис. 64. ^тггпутгпрг|ттрт^ 5 Рис. 64. е Если вы хорошо разобрали шкалу 5, вам будет легко усвоить строение шкал 8 & Т и Т, а вместе с тем и выполнять все триго¬ нометрические вычисления. Знание шкал—основа счета на линейке. Шкала 5 & Т Шкала 5&Т проще шкалы 5. Она построена почти в точности так же, как шкалы С и О. Рассмотрим ее на рис. VI (см. стр. 80—81). Самые крупные деления, идущие через всю шкалу—градусные. Эти деления отмечены цифрами /, 2, ..., 5 (шкала 5&Т охватывает промежуток от 0°34',38 до 5°44'—до того места, с которого начи¬ нается шкала 5). 108. Найдите градусные деления на линейке. Каждый градус по всей шкале 5&Т разделен на 6 частей штри¬ хами, отмечающими десятки минут. Штрихи эти во всех участках шкалы (см. рис. V на стр. 48—49) далеко выходят за горизонтальные линии шкалы (дальше, чем все другие в данном участке); кроме того, некоторые из них отмечены цифрами: деления, соответствующие 0°40' и 0°50', и черточки, отделяющие половины градусов: 1°30' и 2°30'; ...; 5°30'. 109. Найдите эти деления на линейке. ПО. Установите на шкале 5&Т: 1°20'; 3°40'; 4°; 4°30'; 5°;5°30'; Бс40'; 1°50'. Десятки минут разделены на более мелкие деления, но эти деления уже не одинаковы: в первом участке (от начала до 1°) деления идут через полминуты (каждый десяток разделен на двадцать частей)1), во втором участке (от 1 до 3°) деления идут через одну минуту (каждый десяток разделен на 10 частей), в третьем участке (от 3 до 5°) — через две минуты (десяток разделен на 5 частей) и, наконец, в четвертом (от 5° до конца) — через пять минут (деление на 2 части)2). *) На некоторых линейках эти деления идут через одну минуту. 2) Полезно сравнить эти деления с делениями I, II и III сорта на шкалах С и О (см. стр. 20—22 и рис. II на стр. 16—17).
XV. ВЫЧИСЛЕНИЕ ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН 77 111. Отыщите эти деления на линейке. Рассмотрите пятые деле¬ ния среди делений I сорта. Чем они отличаются? 112. Установите на шкале 8&Т: 1°27'; 2°13'; 2°19'; 3°6'; 4°31'; б°5'; 5°23'; 2°5Г30". ИЗ. Прочтите отмеченные углы на шкале 8&Т на рис. 65> Рис. 65. • В случае недоразумения со шкалами 5 или 8&Т нужно обра¬ щаться к рис. V. Шкала Т Эта шкала (от 5°44' до 45°) — самая простая из всех тригономе¬ трических шкал. Она разделена на градусы и на их шестые части (десятки минут), и, кроме того, в левой половине шкалы (до 20°) каждая шестая часть разделена еще пополам (пять минут). Если мы внимательно рассмотрим ее, то легко в ней разберемся. 114. Найдите градусные деления на шкале Т. Против каких из них стоят цифры, против каких цифр нет? ’Э 1 I ! 1’1*1 | I 1 1?! 1 I. Д’, ,1 Ун Г 111Н1Ш1ННЛ1И11ЖИ>1|1Г|ПЛГ||||»|П|1||Ц||П линий 1|||||1111||1п14ьЬ11|^^ 11 »1ШН1»|||||||||П1111Н11Шнншшнт»111Н1111Н|| Рис. 66. 115. Установите на шкале Т: 14°; 28°; 33°; 44°; 45°; 7°30'; 10°40'; 21°50'; 9°35'; 6°23'; 27°35'; 36°23'. 116. Прочитайте отмеченные углы на шкале Т (рис. 66). Как найти синус и тангенс данного угла и, обратно, как по сииусу или тангенсу найти угол § 38. Как уже было сказано (см. стр. 73), все тригонометри¬ ческие шкалы связаны со шкалой О. Но прежде чем переходить к подробному разбору этой связи, нужно отметить следующее обстоятельство: на шкалах счетной линейки можно, как мы уже говорили, устанавливать любые числа, причем каждый штрих шкалы О изображает не одно какое-нибудь определенное число (например, 2,43), а все числа, получаемые из него умножением на любую степень десяти (и 0,243, и 24,3, и 0,0243, и т. д.). Совсе.м
78 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР иначе обстоит дело, когда шкала О используется для отыскания синусов и тангенсов углов, нанесенных на шкалах 5, Т или 5&Т- В этом случае шкалу О приходится рассматривать как охватываю¬ щую уже вполне определенный интервал и каждой ее черточке ставить в соответствие только одно число, так как ясно, что на вопрос, каков, например, зт35°, может быть только один ответ. Шкалы 5 и Т нанесены на линейке с тем расчетом, что на шкале О находятся числа от 0,1 до 1,0. И так как 5й15°43',77 = 0,0998 ^0,100 I , «, тЛ 1д5°43\77 = 0 1003 « 0*100 I (в пРеДелах точности липеики), ат 90° - 1,000, 1^45° = 1,000, то получается, что шкала 5 охватывает углы с 5°43',77 до 90е, а шкала Т—углы с 5С43',77 до 45°. Шкала 5&Т является как бы продолжением обеих шкал (5 и Т) влево. Так как уже при 5°43',77 значения синуса и тангенса в пре¬ делах точности линейки совпадают, то ясно, что и при меньших углах они будут совпадать. Этим и объясняется, что для продол¬ жения двух шкал (5 и Т) употреблена только одна шкала 8&Т. Сопоставляя шкалу Р с этой шкалой, мы должны считать, следовательно, правую единицу шкалы Л (ее правый конец) за 0,1, а левый, в таком случае, очевидно, за 0,01 (в десять раз меньше)* Шкала 8&Т как раз и начинается с 0°34',38, так как бш0°34',38 = 0,0099998 1~п толпа 1$ 0°34',38 = 0,0100003 / ~ Чтобы лучше разобраться в этом, рассмотрим рис. 67. На нем шкала 8&Т сдвинута влево относительно шкал 5 и Т, и под ней Рис. 67. начерчен соответствующий отрезок шкалы О (от 0,01 до 0,1); на самом деле на линейке, как известно, все три шкалы расположены одна под другой, и разница между ними (по отношению к шкале В) сказывается только в том, что, применяя шкалу О параллельно с 8 или Т, мы должны считать ее идущей от 0,1 до 1; применяя же ее одновременно с 5&Т—от 0,01 до 0,1. Теперь без труда можно
XV. ВЫЧИСЛЕНИЕ ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН 79 отыскивать синусы и тангенсы заданных углов. Все дело сводится к тому, чтобы, установив на одной из трех тригонометрических шкал данный угол посредством визирной линии бегунка, прочесть на шкале О величину синуса или тангенса, отмеченную той же визирной линией. Пример 1. Найти 81п40°. Бегунок ставят против 40° на шкале 5. На шкале И читают (рис. 68): шесть—четыре—три. 20 2.30 30 25 40 1Н|Ш1р1111^1 III | Н11|1111|Н11|1Н1|11И[1П!|1!1 30 1 ■■■■■•■■■•■■аввм •1>вввмввЗ»ааи!!внвв1 оюоо 100 120 |5 ЗЗО\ЛХ I' '^/зо' । ШТЬ ЩЛ111||||Г\|||||1|||| |пг1||||113|°|||||||1П|| I I I I I , । г\°, । , । , 11 11 , у, I Ь|,| Г1ТТТПТП и и । *н 1п1 п1итп 11и пиши 11п1п 1п|| ■■ ■■■■■■■■ «вмвв вв вв авнвв Днпавввввавв г^гниппнн111111111111111111111111111111111111(111111111111111111 1И1Ь1!|||Ц| 8 8&Т ч I...' я7Т1 г1/;?'.'?'''?/"1 л 1ЛЛ] ДП111Ш111ГД1Ш1П1ПЙ»1>кпН11ПЬПШ11> |гТП1Г1ПП!|11|1|1!Т||>1|Н||И|11|!||11П!П|||1|!|111!|1Т|1|1111 Й ||||||||||||||||||||||||ц>11111 5 I . 41° . I 0,643 Рис. 68. п/нм|нп/нн|11пр|11^ пг[1111|1П1(1111|п,пр1,пц11цппр,тутц1птп1и^иции|\иции|уи\\их 1НП111 10 ЫН|||Г 11 т± 12 13 20 I I Г] И |1-1 [ 1I 14 25 |11ввв1111яввваввввя1в111в81т1ввва11111а11ан11аш11 1аа1а1аш11111111111111111111чп 15 1.30 19 20 ш1.н| 11ш11нп1|ш111н1ш|1ипШп1|ш1111|| I 18 I 11Э 1 2У 10 12 ЯП 111111111111(1111. ...И11НП 1111111111 |ааа18111Ш111ад»^”'Л11|11111 ■ват|1В1авв1аа111а|8а1ин11П11111пиа1111| Л т1П1шш11Ш1111111Ш11111)111итввв1 ||||||1111111111Ш111111Ш1Ш111111гтш|| ,5 । ,в ппШппШптт» 3 5 4 0,268 Рис. 69. Помня то, что было только что сказано о величине чисел шкалы Р, получают: з'ш 40° = 0,643. Пример 2. Найти 15°. Бегунок ставят на 15° шкалы Т. На шкале О читают (рис. оУ). два — шесть — восемь: 15° = 0,268.
82 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР пример 3. Найти З1п3°. Так как 3° меньше 5°43',77, мы ставим 3° на шкале 8&Т. На шкале О читаем (рис. 70): пять—два—три. 3° Рис. 70. 0,0523 Помня, что для шкалы 8&Т числа шкалы И идут от 0,01 до 0,10, получаем: 8Ш 3° = 0,0523 = 1д 3°. 117. Найти 81п36°; зш42°30'; 8Ш 16° 15'; 1д 17°50'. 118. Найти 1е8°37'; 81п5°51'; 1е26°18'; зт2°37'; 1°12',6. 119. Сообразите, как искать соза. Указание, соз (90°—а) = ? 120. Найти соз73°30'; соз46°30'; соз 23°. 121. Найти х, если: (д г = 0,264, х = 0,1965, 81п х = 0,67, соз х = 0,312, з’ш х = 0,136, з’ш х — 0,0263. 122. Вычислить агс1^0,3; агс1д0,96; агсз’т0,165; агсзт 0,0355; агс1§0>0725; агссоз 0,01575. Указание. Если агс!^ х = у, то х = У- Примечание. Во всех случаях вычисления обратных круговых функций требуется найти их наименьшие положительные значения. • Внимательно следите, в особенности при вычислении обрат¬ ных круговых функций, за тем, когда нужно пользоваться шка¬ лой 8&Т.
XV. ВЫЧИСЛЕНИЕ ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН 83 • И помните ПРАВИЛО О СИНУСАХ И ТАНГЕНСАХ Синусы и тангенсы углов шкалы 5& Т заключены между одной сотой и одной десятой. Синусы и тангенсы углов шкалы 5 и шкалы Г заключены между однойдесятой и единицей. Действия с тригонометрическими величинами § 39. Пример 1. Вычислить 2-1д15°. Для решения задачи можно, конечно, зная, что 15° = 0,268 (см. пример 2 § 38), вынуть движок, вставить его лицевой стороной в линейку и обычным образом получить на шкалах 5 и й произ¬ ведение 2-0,268 = 0,536. Но можно сделать гораздо проще. Не пе¬ реворачивая движка на лицевую сторону, сдвинуть его вправо так, чтобы начало шкалы Т пришлось как раз над цифрой 2 шкалы О. Тогда против 15° шкалы Т на шкале О будет ответ: 0,536 (рис. 71). Почему это так — ясно. Когда движок стоял у наа !д 15 = 0,268-. р."~ - 1=), 15 р I 1 1 '"Т1 и иг ‘д<5°1=0 536 12-0.2681 Рис. 71. в таком положении, что начала шкалы Т и шкалы О совпадали, то 15° на шкале Т приходились как раз против числа 0,268 на шкале т. е., другими словами, отрезок шкалы Т от начала до 15э в точности равен отрезку шкалы О (или, что то же, шкалы С) от начала до 0,268. А раз так, то совершенно безразлично, какой употребить штрих для получения произведения: штрих ли <15°> шкалы Т или штрих «0,268» шкалы С. 123. Проделайте этот же пример на линейке. Затем вычислите 1,6-1^ 11°30'; 2,424^21°15'. 124. Вычислить 5,65-1^36°. В последней задаче надо найти сначала, чему равен (д 36°, затем обычным способом найти произведение и после этого, сравнив это вычисление с вычислением, проделанным в приведенном выше
84 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР примере, сообразить, как найти произведение, не переворачивая движка лицевой стороной. • Для того чтобы легко и свободно обращаться со шкалами тригонометрических величин, можно представлять их себе так: шкалы 8. Т. 8&Т—это та же самая шкала С, которую мы постоянно употребляли для умножения, но с названиями чисел, как бы переведенными на иностранные языки: язык синусов или тан¬ генсов. Например, по-обычному мы читали на шкале С: два — шесть—восемь, а на шкале Т тот же самый штрих мы назы¬ ваем на языке тангенсов так: тангенс пятнадцати граду¬ сов. Но от этого наш способ обращения со штрихами не меняется; если нам нужно вычислить выражение: 2-1^15°, то это не со¬ ставляет для нас затруднений: мы пользуемся для получения произведения, как и всегда, шкалами й и С. но так как второй множитель нам назван на языке тангенсов 15°)> /по, чтобы избежать предварительного перевода этого названия на обычный язык, мы берем вместо шкалы С ее перевод на язык тангенсов, т. в. шкалу Т. и на ней сразу находим тот штрих, который нам назван. При всех вычислениях с тригонометрическими величинами со¬ храняются, конечно, в полной силе правила о порядке произведения и частного (см. стр. 30 и 32). Чтобы легко их применять, заметим, чго Порядок чисел г) шкалы 5 и шкалы Т равен нулю. Порядок чисел шкалы 5 & Т равен минус единице. Пример 2. 60,5 ? (а 36С2О' “ * Чтобы разделить 60,5 иа 1^38'20', поступают так, как если бы шкала Т была шкалой С. т. е. ставят 38°20' на шкале Т против 60,5 на шкале й. Против конца шкалы Т (единицы, так как 1§45°=1) читают на шкале й (рис. 72): семь—шесть — пять. Порядок 60,5—два, порядок —нуль, движок пошел влево, значит, порядок частного: 2—0 = 2. Ответ: Пример 3. Найти Л = 1,46-зт56'30\ х) Под числами шкал 5, Т и 8&Т понимаются величины соответствующих синусов и тангенсов.
XV. ВЫЧИСЛЕНИЕ ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН 85 Так как 56'30" < 5°43', то нам придется употреблять шкалу 5 & Т. Для умножения ставим ее начало против 1,46 шкалы О (рис. 73) и против 56'30" читаем на шкале Р: два—четыре. 38°20' п и >; >»। гр»ш 111 п р'1п р 1 и | нттр 11 11 Г| гп1дг И р П‘ уи 11Ц тгдттр I пун 11 V Рис. 72. 56’30" Рис. 73. Порядок 1,46—один, порядок з'ш —минус один (шкала 5&Т1), движок пошел вправо; порядок произведения: [1 + (-1)]-1 = -1. Ответ: А— 0,024. 125. Вычислить 5 = 5,75-310 26°; / = ? Г = ет; а = 20’5 36°20'.
86 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР 126. В прямоугольном треугольнике (рис. 74) дано: а =15,3 см\ Л = 23°5'; & = ? а = 7,61 В = 36°10'; Ь = ? а=10 А = 32°; Ь = ? с = 32,5 » Л = 16°40'; а = ? с = 26,8 » Л = 86°53'; Ь = ? а = 0,082 » Л = 2°35'; с = ? а = 2,62 » В = 65°; с = ? 127. На протяжении 200 м по горизонтали (рис. 75) дорога опускается под углом ГЗО' к горизонту. На какую глубину Л опустится полотно дороги в конце спуска? Рис. 75, 128. Найти с1&30°. Указание. с(2 30°= ■. . ОО • Полезно заметить решение задачи 128. Этим способом мы можем искать котангенсы, хотя дальше мы познакомимся и с дру¬ гими приемами отыскания котангенсов. 129. Найти с!^40°, с1^27о40', с1&6°15', с152°37'. 130. В каких пределах заключены котангенсы углов, находя¬ щихся на шкале Т? 131. Найти 1^72°. Указание. 72° = с12 (90°—72°) = с<2 18°. • Заметьте решение задачи 131. 132. Найти и с1д углов: 50°30'; 56°; 61°10'; 82°15'; 86°11'. § 40. В тех случаях, когда приходится вычислять выражения, в которые входит произведение или частное синусов и тангенсов, можно, конечно, применять все те приемы, которые были ука¬ заны в § 22. п п 0,65-12 22° Пример. Вычислить т] = . Выражение это можно вычислять так, как вычисляются выра¬ жения вида (см. § 17). Прежде всего делят 0,65 на 1&24°(т.е.
XV. ВЫЧИСЛЕНИЕ ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН 87 устанавливают к24° шкалы Т читают ответ на шкале О известно по вычислению против 0,65 на шкале Р, рис. 76) и против 22° шкалы Т ^это, как уже о а-Ь выражении вида —, эквивалентно 22° 24° 50 ■1111ММН111 11111111111111 1111111111111111111111 00 00 -120 30 . 3 35 40 3.30 |||||11нннп11нни7 5н11нннш111| 5 ,7 60 35 7 10 П11||||||||1||||1|||1П'[|1П||11||||||1||1|1|1!1!1111!||1^ТГ|'1Г11111||Н111{||||1 I !3Р 8 а I , I 1 1 I4.0. | . Рис. 76. умножению полученного частного -^24-о на ^22у* Читают: пять—девять. Ответ: т] = 0,59. Порядок р, очевидно, нуль, так как порядок 0,65 — нульв порядок танген¬ сов тоже нуль, и, по правилу, порядок т] = 0-|-0 —0 = 0. 133. Вычислить: 0'6'5!п^!°- 1.4-31П 12° Ле 10°30'; 51п22 4,85-51п26°. 1064е2°40' 39°40' ’ 1340' ' 134. Найти А = З1п 15°-81п 20°; « 81П 2О.51ПЗ°-81П 40' 0= 1д10о48 20° 135. Коэффициент полезного действия червячной передачи (рис. 77) вычисляется по формуле: 0.918? П‘-18 (₽ + Р) ’
88 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР где 0—угол подъема червяка, а р—угол трени^. Вычислить Рис. для р = 4° и р = 6°. 136. Каков показатель преломления стекла р Рис. 78. относительно воздуха, если угол падения луча а равен 35°, а угол преломления у = 21° (рис. 78)? 81п а и — . г 8Д1 у §41. При тригонометрических вычислениях очень полезно при¬ менять все то, что было сказано о пропорциях для обыкновенных вычислении (§ 18). В частности особенно полезно помнить правило о равенстве всех «дробей», образованных стоящими друг против друга числами шкал С и О (стр. 35). Так как мы уже знаем, что, применяя шкалы 5, Т или 5&Г, мы пользуемся той же шкалой С, только переведенной на другой язык, то легко будет сообразить, какие следствия отсюда вытекают для этих шкал 5, Т и 8&Т. Установив, например, движок так, как это сделано на рис. VII (см. стр. 80—81), мы получаем: ♦б 5°43',77 _ 6°55' _ 9°25' _ 15°15' __ 21 °20' _ 30°30' _ 34°25' 1,46 “ 1,77 “ 2,42 “■ 3,98 “ 5,70 ~ 8,60 “ 10 Или еще, так как 5°43',77 = 0,1, можно написать, что общая величина всех этих отношений есть од __ 1 1,46 14,6е 137. Сделайте такую установку, как на рис. VII, у себя на линейке, и проверьте, правильно ли записаны отношения. Срав¬ ните с рис. III на стр. 48—49. 9 Заметьте, что а) Когда мы писали аналогичные равенства отношений для шкал Сий, мы могли брать в числителях дробей числа разных поряд¬
XV. ВЫЧИСЛЕНИЕ ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН 89 ков, следя лишь за тем, чтобы во всех «дробях» разность порядков числителя и знаменателя была постоянной. Теперь у нас все числи¬ тели одного и того же порядка (порядок тангенса на шкале Т— нуль); поэтому мы и в знаменателях обязаны писать числа одного и того же порядка. Можно, например, писать: и 6°55'и 9°25' но писать 6°55' _ и 9°25' 17,7 ~ 2,42 “••• нельзя. При этом надо, однако, помнить об исключении, указанном на стр. 32 и касающемся отношения вида , когда в знаменателе стоит правая единица (правый конец) шкалы й. Так, например, в написанных выше отношениях 5°43', 77 _ 6°55' _ 9С25' _ _ 34°25' 1,46 ““ 1,77 ~ 2,42 •••— 10 все знаменатели одного и того же порядка, кроме последнего. Исклю¬ чение это не создает, однако, больших затруднений, так как всегда легко сообразить, какое другом отношении, сравнивая его с соседними. б) Особенно часто прихо¬ дится пользоваться первым и последним отношениями из на¬ писанного выше ряда, т. е. от¬ ношениями типа: число должно стоять в том или 0,11 Шкала 5 11 Ц91 ] Шкала 5 & Т 10;1 0,11 Шкала Т |1 о, 1 # . 1 а ’ 1 ’ а Рис. 79. Чтобы с удобством применять правила о пропорциях к триго¬ нометрическим шкалам, нужно помнить, что (рис. 79) начало шкал 5 и Т соответствует 0,1, конец » 5 и Т » 1, начало шкалы 8 & Т » 0,01, конец » 5 & Т » 0,1. Пример 1. Найти угол х, зная, что _ 3 ^19°30' 5 ’ Пользуясь пропорцией, мы моментально решим эту задачу. Очевидно, что х 19°30' 3 “■ 5
90 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР Поэтому устанавливаем 19°30' шкалы Т против 5 на шкале 7). Тогда против 3 на шкале й окажется искомый угол на шкале Т (рис. 80). В данном случае х=12°. . - 1и9°20'_1,09. . 81П X _ 3 1^26° “2,4’ “‘3,26’ '51п42с 8’ г) 8.^х = 2,24.1г31- Д)^ = |- . тт - . з .2 ,14 .3 139. Наити агс1е-^-> агс1§о-; агс*ётк> агсзш —. 3 3 Указание. Если агс12~=х, то это значит, что = А это можно написать в виде • Заметьте, что во всех задачах, которые мы сейчас решали, было выполнено требование о том, что порядки знаменателей в дробях и а1 а2 должны быть одинаковыми. Как быть в том случае, когда это не так,—мы сейчас увидим. 34,'38(1д 34,38 = 0,01) 41^6 57' 1°ЗУ 2°14' 3°г2,5 3°55' 5&Т 1 1,46 1,77 2,42 3,98 уб 8,60 10 Рис. 81. Рассмотрим рис. 81. Если мы поставим движок в такое же по¬ ложение, в какое он поставлен на рис. VII (начало тригономет¬ рических шкал против черточки «1,46» шкалы />, см. стр. 80—81), но вместо шкалы Т возьмем шкалу 8&.Т, то, очевидно, на точно таких же основаниях, как и для шкалы Т, сможем написать ряд
XV. ВЫЧИСЛЕНИЕ ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН 91 равенствх): 0,01 __ I" 41 ',6 _ 1д 57' _ 1г 1°33',7 __ 2°^' __ 1г 3°22',5 _ 1г 3°55' 1,46“ 1,77 “2,42“ 3,98 “ 5,70 ~ 8,60 “ 10 * Но 0,01 _ 0,1 1 _ 0,1 1 ,46“ 1 ,46 ’ 10“ 14,6* и, таким образом, мы можем приравнять все отношения, полученные для шкалы 5&Т, и все отношения, по¬ лученные для шкалы Г, если увеличим знаменатели последних в 10 раз. В самом деле, очевидно, что 1г6°55'_1г9°25'_1г 15°15'__ _(г34°25'_ 0,1 17,7 “ 24,2 “ 39,8 “ ‘ “ 100 “ 14,6 = _1г41',б_1г57'_1г1°зз',7__ _!гз°55' о,1 “ 1,77 2,42 3,98 10 “14,6* Вывод из этого такой: Если в пропорциях «1 «2 ак знаменатели не все одного порядка, а двух различных, отли¬ чающихся на единицу, то углы, соответствующие большим знаменателям, будут находиться против иих на ш к а л е Г, а соот¬ ветствующие меньшим знаменателям — на шкале 8 &Т. Примечание I. Очевидно, аналогичное правило будет справедливо для шкалы 5 и Т в применении к пропорциям: 51па1 81па2 81П ак а2 ак Примечание II. Если по смыслу задачи большим знаменателям уже соответствуют углы шкалы 8 & Т, то, очевидно, правило это применять нельзя. Например, пропорцию 51ПХ 51П 3° “““70“ установить на линейке, пользуясь этим правилом, невозможно. Примечание 111. Надо иметь в виду исключение, связанное с правой единицей шкалы Р. Чтобы легко запомнить это основное правило, заметим, что на шкале 8&Т помещаются маленькие углы, а на шкале 5 (или Т) —сравнительно большие. Тогда правило можно сформу¬ лировать так: • Большим углам отвечают большие знаменатели, маленьким — маленькие. 4^ 34,38 = 0,01.
92 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР Пример 2. Зная, что «2 __ «3 __ «4 „ 1^20° 2 3,6 17,1 8,5 50 ’ найти углы ап а2, а3, а4. Решение. Согласно правилу о знаменателях угол а 3 будет на шкале Т, остальные углы — на шкале 8&Т. Установив 20° шкалы Т против 5 шкалы 2), получим (рис. 82): сс1 = 50'; а2=Г30'; а3 = 7°5',5; а4 = 3°32' ,5. Пример 3. Найти х из уравнения: 581пЗ° = 0,7з1ПХ. Рис. 82. Решение. Переписываем данное уравнение так: 51П 3° 51ПХ Так как порядок знаменателя у зтх больше на единицу, чем у знаменателя 8шЗ°, то х ищем на шкале 5, установив 3° шкалы против 7 шкалы 2). Против 5 шкалы I) находим на шкале 5 отметку 21°56'. Ответ: х = 2Г56'. Пример 4. агс1§^ = ? _ _ . 12 . 12 1 Решение. Если д^агс^^, то ^^ = 214 или 12=214' Порядок 214 равен 3, порядок 12 равен 2; 1 = 45° находится на шкале Т\ значит, х будем искать на шкале 8&Т. Установив конец шкалы Т против 214 шкалы Р, читаем на шкале 5&Т про¬ тив 12 шкалы Р; х = 3°12',6. Ответ: 3°12',6. • Заметим, однако, что иногда разница в порядках знаменами лей может быть уничтожена. Вот пример: 25 Пример 5. агс(2уо$ = ? Рассуждая так же, как в примере 4, мы приходим к равенству: 1 25 109 ’
XV. ВЫЧИСЛЕНИЕ ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН 93 но если теперь мы захотим, установив конец шкалы Т против 109, прочесть, чему равен х на шкале 5&Г, то это нам не удастся: штрих 25 шкалы О будет за пределами шкалы 5&Т. Для полу¬ чения ответа придется употреблять начальный штрих шкалы Т9 т. е. устанавливать такую пропорцию: 109’ 25 10,9 е А теперь мы видим, что знаменатели —одного порядка, и по¬ тому х найдется на шкале Т против 25 шкалы Р, если начало шкалы Т поставить против 10,9. Мы получим х=12°55'. Ответ: 12°55'. Замечание. То обстоятельство, что ответ получится на шкале / , можно было предвидеть заранее: > 0,1=-]дд-, а, как мы знаем, углы, тангенсы которых больше 0,1 и меньше 1, поме¬ щаются на шкале Т. 140. Проделайте все эти примеры на линейке. 141. Найдите углы рп Р2, рз, р4, р,, р, из уравнений: Д?Р1__ Р* _ Р« 22э 0,024 0,036 0,057 0,123 0,163 0,240 0,326 * 142. Вычислить X), х2, ..., х5, если 51П 50° 81П XI • 8’П Хо 51П X. 81П Хк 1 — с; и У == - == - = _ 3 2 2 0,5 0,3 0,1 143. Вычислить а,, аг, ..., а3, если 2СГ _ 15° _ ({7 9° _ 1д 7° _ 5° _ 1% 2° 218 ~ 12) а2 а3 а4 а. 144. Найти х из уравнения: 25,65° = 8,1 з’шх. 5 145. Найти агс!§ у. 5 5 Указание. Так как у > 1, то искомый агсТ^ у > 45е и не уместится на шкале Т; однако его можно найти, имея в виду, что если 5 5 Л = агс1^у, (2х=у. то <90°—*)• О Поэтому сначала можно найти (90°—х), а затем уже и х.
94 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР 146. Радиомачта в 45 м высоты удерживается канатами (рис. 83). Найти угол а4, образуемый канатом АС}, закрепленным в точке Л, в 25 м расстояния от основания О мачты. 147. В косоугольном треугольнике (рис. 84) дано: а = 26,3; В = 36°; С = 71°; наитий, с, А. а=17,1; В = 45°; С = 60°; » й, с, Л. а = 0,296; В=15°; С = 26°; » й, с, Л. а=106; В = 5°; С=10°; » й, с, Л. Указание. Воспользуйтесь свойством Д + В + С=180° и теоремой сину- - сов (ср. задачу 142), помня, что 51п (180° —а)= 51п а. 148. В косоугольном треугольнике дано: /а а =116,5; А = 35°; В =110°; найти Ь, с, С. В^Л а = 0,7; А =53°; В = 63°; » Ь, с, С. И Л_7 ' а = 29,7; А = 126°; В = 31°; » Ь, с, С. с а = 0,61; Л=2°30'; В = ЗсЗО'; » Ь, с, С. Рис. 84. • Прежде чем решать следующую задачу, нужно вспомнить из тригонометрии случай решения треугольника по двум сторонам и углу, противолежащему одной из них, В этой задаче надо исследо¬ вать, имеется ли два решения, одно решение или ни одного.
XV. ВЫЧИСЛЕНИЕ ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН 95 149. В косоугольном треугольнике (рис. 84) дано: <2 = 90; 6 = 212; А = 20°; найти В, С, с. а = 4,27; 6 = 9,45; А =12°; » В, С, с. а = 18,3; 6 = 53,5; Л = 20°; » В, С, с. а = 0,06; 6 = 0,15; Л = 25°; » В, С, с. Как узнать, не делая специального исследования, а только по тем ответам, которые дает линейка, имеет ли данная задача два, одно или ни одного решения? Обратите внимание на то, чему рав¬ на сумма углов треугольника в том случае, когда задача не имеет решения. Придумайте сами примеры всех трех типов. § 42. Точно так же, как мы перевертывали движок для обыкно¬ венных вычислений (см. стр. 62), можно его перевертывать и для тригонометрических вычислений. Здесь, как и там, это даст боль¬ шой выигрыш в случаях вычислений с величинами, обратно пропор¬ циональными синусам или тангенсам, деления одного и того же числа на ряд синусов или тангенсов и т. п. Итак, вынем движок из линейки и вставим его обратно так, чтобы тригонометрические шкалы остались снаружи, но в перевер¬ нутом виде, т. е. верхняя шкала заняла место нижней, и наобо¬ рот. Вдвинем его притом в линейку так, чтобы начало шкал движка совпало с концом шкал линейки. Теперь шкала Т у нас будет самой верхней, а шкала 5—самой нижней. Мы уже знаем, что при перевернутом движке шкала Сдает обратные вели¬ чины чисел шкалы О (см. стр. 59), или, что то же самое, шкала О дает обратные величины чисел шкалы С. Теперь у нас имеются заменяющие шкалу С шкалы 5, Т и 5 & Т. Ясно, что шкала О будет давать обратные величины синусов или тангенсов углов, по¬ мещенных на этих шкалах. Пример 1. Против 30° перевернутой шкалы 5 на шкале О стоит два. Это значит, что так как синусы на шкале 5 заключены между 0,1 и 1, то их об¬ ратные величины заключены между 10 и 1. 150. Найти созес42°, созес21°30', созес 15°6', созес 7°15'. 151. Найти $ес67°, зес80°, зес82°30'. Указание, созес(90°—а) = зеса. 152. Найти созес 5°5', созес 1°30', зес8б°20'. Примечание. Обратить внимание на порядок! 153. Найти с!§40°, с1§27°40', с!§6°15', с!§2°37'. Сравнить с за¬ дачей 129. 154. Найти 1^83°, 1^62°, 1^56°, 70°35'. Указание. (90° —а) — а.
96 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР • Мы видим, что перевернутая шкала Т дает продолжение обычной шкалы Т за 45°, только цифры перевернутой шкалы Т надо читать не так, как они написаны, а вычитая их из 90°. Пример 2. Значения / обратно пропорциональны $та; при а = 41° значение /=1,8. Найти / для а = 35°, 26°, 17°, 8°. Для каких а значения / будут равны 2,0; 2,5; 3,0; 5,0? 41° "ТППрТПрП уп П при I [П П^ш Ц П П^1Ш1'П п^пгт/тп г^гг ) III ЦШЦ111фШ|11!1[111Ц1Ш|1Ш|1Ш|1^ 111р 11[ ЦфЩ^ЩфЦ|1ЦЦ|Ц11Ц1|Щ|4Ц1^ ППЦI 11!1111111111111111111Н111П111111111111111111111111Н11тШ111111 |П11|1111|||Ц||||1Ш111Ш1|11и|||Ц||||||||Ц|и11|1 1 7 А 8 10, Г ГТ 1 о\ I I Г I зе I I Г1 ое1з $ ' ое* 7 V осе 08 оЛ | 09 | 06 . У О♦ ое 5С 1№1||||1П1111111^111и1Ш1111и11111!1111111111П11111111111||11111111111111111111П1111111111111| 1.'3 1,5 1,3 2 V' 2 3 Л 1 ’ 5 1,8 Рис. 85. Решение. Устанавливают перевернутый движок так, что 41° шкалы 5 приходится против 1,8 шкалы О (рис. 85). Тогда против данных а читают на шкале О значения /: а 35° 26° 17° 8° 1 2,06 2,69 4,03 8,48 а против данных / на шкале 5 искомые а: 1 2,0 2,5 3,0 5,0 а 36°10' 28°10' 23°10' 13с39' Что касается порядков,— ср. стр. 66. 155. Вычислить для х = 10°, 15°, 20°, 25°, 30°, 35°, " 1е х м »»»»»» 40° и 45°.
XV. ВЫЧИСЛЕНИЕ ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН 97 1Б6. Тросы АМ, ВМ, СМ и ОЛ4, поддерживающие радиомачту (см. рис. 83), образуют с поверхностью земли углы 0^=21°, р1=23°30', и 6^18°. Расстояние ЛО = 25л/. Найти расстояния ВО, СО, ОО. Вычисления с тригонометрическими величинами без перевертывания движка обратной стороной § 43. До сих пор мы делали все тригонометрические вычисления с движком, вставленным обратной стороной наружу. Однако бывают случаи, когда это неудобно. Рис. 86. Т Если во время длинного расчета с обыкновенными числами нам нужно найти только один раз какой-нибудь синус или тангенс, то вытаскивать и переставлять движок для этого слишком долго. Чтобы обойти это маленькое неудобство, на линейке сделано особое приспособление. Возьмем линейку с движком в обычном положении и перевернем ее так, как показано на рис. 86. На ее задней стороне мы увидим два выреза: пониже середины—слева — и повыше середины —справа. В этих вырезах мы найдем уже знакомые нам шкалы: в правом — 5 и 8&Т, в левом—Т (шкала 8&Т в нем тоже видна, но на ней нельзя делать отсчетов) (рис. 87). На внутренней стороне этих вырезов против каждой из указанных шкал нанесены черточки для отсчетов, которые мы будем обозначать так же, как соответствующие им шка;|ы 5, Т, 8&Т (рис. 86). 4 Д. Ю. Панов
98 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР Если мы установим движок так, чтобы на лицевой стороне совпадали начальные штрихи шкал движка и линейки, то и штрихи в вырезах придутся как раз против начального штриха шкалы Т и конечных штрихов шкал 5 и 8&Т. Чтобы сообразить, как при помощи этих штрихов делаются отсчеты, нужно заметить, что шкалы 5, Т и 8&Т соответствуют шкале С. Шкала С нанесена на лицевой стороне движка, тригонометрические шкалы—на оборотной. На Рис. 87. Черточка 5’ ////7//////7//////7////7/7////^/7/////7////////////у//////7/////7/////7//// 'у///////////////////"//. Рис. 88. всех шкалах движка (и на С и на тригонометрических) начала и концы совпадают (убедиться в этом можно, вынув движок и рассмотрев его). Но в таком случае ясно, что когда мы выдви¬ гаем движок (например, направо), то конец шкалы Я и соответствующий штрих в правом вырезе (напри¬ мер 5) отмечают одновременно на шкале С и на шкале 5 одно и то же место (см. рис. 88, на нем изо¬ бражены одновременно и передняя и задняя стороны линейки). Иначе говоря, вот какое имеется ПРАВИЛО ДЛЯ ОТЫСКАНИЯ СИНУСОВ ПРИ ПОМОЩИ ВЫРЕЗА В ЛИНЕЙКЕ: Конец шкалы й указывает на шкале С величину синуса угла, отмечаемого штрихом 5 иа шкале 5.
XV* ВЫЧИСЛЕНИЕ ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН 99 Совершенно аналогичное правило будет справедливо для шкалы 8&Т и штриха 8&Т. 157. Составьте это правило, проверьте его (найдя при его помощи 51пЗ° и сверив ответ с решением примера 3 в § 38, стр. 82), аккуратно запишите здесь: ПРАВИЛО ДЛЯ ОТЫСКАНИЯ СИНУСОВ И ТАНГЕНСОВ МАЛЫХ УГЛОВ ПРИ ПОМОЩИ ВЫРЕЗА В ЛИНЕЙКЕ Для отыскания тангенсов углов, больших 5°43', нужно исполь¬ зовать шкалу Т. Единственное отличие от описанных уже приемов будет здесь заключаться в том, что движок придется двигать влево (так как вырез находится слева) и величину тангенса будет указывать на шкале С соответственно этому не конец, а начало шкалы 2). 158. Составьте соответствующее правило и, проверив его (ср. пример 2 в § 38, стр. 79), запишите: ПРАВИЛО ОТЫСКАНИЯ ТАНГЕНСОВ ПРИ ПОМОЩИ ВЫРЕЗА В ЛИНЕЙКЕ • Все правила о порядке и величине синусов и тангенсов со¬ храняются при этом способе. 159. Если мы выдвинем движок влево, то начало шкалы О отмечает на шкале С тангенс угла, стоящего против черточки Т. Докажите, что конец шкалы С отмечает на шкале О котангенс того же угла. Указание. Используйте возможность представления пропорций на шкалах С и Р (ср. стр. 36). 160. Что дает начало шкалы С на шкале й в случае выдви¬ гания движка вправо? з 161. Найти агсзш-=- при помощи выреза 5. □ Указание. Задача будет решена, если мы получим величину отноше- 3 иия -у иа шкале С над концом шкалы Р. Достигнуть этого можно, опять-таки составляя пропорции.
100 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР Перевод градусов в радианы и обратно. Значки р°, р', рж 5 44. На большинстве линеек на шкале С или Р (а иногда и на обеих сразу) нанесены значки: р°=Л6-? = 57,30 (точнее, 57,29578), Р’= —-б~- = 3438 (точнее, 3437,747), р =—— = ^06 2о5 (точнее, 206 264,8). Все эти числа дают величину радиана (р) в градусах (р°), минутах (р') и секундах (р"). На некоторых линейках нанесен еще значок р„, дающий величину радиана г метрической угловой мере — в сотых долях «сантиграда». В метрической системе угловых мер прямой угол делится на 100 градов и каждый град на 100 сантиградов, так что 400-1 СО -I СО _орг__ р„ = боб 620. Употреблять его почти не приходится, так как метрическая система угловых мер пока не получила широкого распространения. Как употреблять значки р°, р', р"—ясно. Пример 1. Перевести 0,6 радиана в градусы. Решение. Очевидно, градусная мера угла в 0,6 радиана равна 0,6р°. Умножаем 0,6 на р°, получаем: три — четыре — — четыре. Порядок р° — два, порядок 0,6—нуль. Движок пошел влево. Порядок произведения—два. Гис. €9. О т в с т. 0,С радиана = 34,4° ~ 34с24'. 162. Перевести этот же угол (0,6 радиана) в минуты и секунды. & Порядок р° — два, р'—четыре, р"—шесть. 16 Перевести в минуты 0,02; 0,175; 1,06; 0,831. 161. Перевеет в секунды 0,003; 0,001365; 0,52. 165. В конце прошлого века был предложен фантастический проект подземной самокатной дороги, соединяющей по прямой линии Москву с Ленинградом (рис. 89). Под каким углом уходила бы дорога в землю в Москве и в Ленинграде? Радиус земного шара 6,37- Ю6 м, расстояние между Москвой и ЛепинградОхМ 650 «=6,5-105 м (по поверхности земли). Перевод градусных мер в радианные также не представляет затруднений. Пример 2. Перевести в радианы 18с20'32".
XV. ВЫЧИСЛЕНИЕ ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН 101 18 Решение. 18° = ^ радианов— 0,3141 (порядок р° — +2), 20 20' = ^7 > 0,0058/2 (порядок р'« 4-4), 82"=^ > -0,0001/55 (порядок р'-+6), ' 0,3201* *). Ответ: 18°20'32ж= 0,3201 радиана. • Из этого примера видно, что при вычислении на линейке баеать секунды для углов уже в 18° (а для больших и подавно) бесполезно. Это будет за пределами точности линейки. 166. Перевести в радианы Б7С36'; 24°19'; 10°35'. 167. Перевести в радианы 2°40'36"; 57'36"; 2'27",3. 168. Вычислить площадь кругового сектора радиуса 1,6 м и с центральным углом в 8°36'. • На некоторых линейках значка р° нет. В этом случае можно или запомнить его значение: р° = 57,3 или пользоваться вместо р° дробью: 180 л ’ исходя из того, что 0_ 360^180 Р 2л л Пример 3. Перевести в радианы 16°. Решение. Вычисляем вместо (Вычисление делается 101) Р \ одной установкой движка по типу выражений — Получаем два—семь—девять—четыре. Порядок 16—два, порядок я—один, порядок 180—три. Порядок результата 24-1—3 = 0. Ответ: 16°«0,2794 радиана. Синусы и тангенсы углов, меньших 34' § 45. До сих пор мы рассматривали тригонометрические функ¬ ции углов, больших 34',38. *) Лишние цифры в выражениях минут и секунд отброшены ввиду того, *го следующая цифра в выражении градусов неизвестна, и, следовательно, Писать цифры дальше четвертой — напрасный труд.
102 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР 169. Переведите в радианы 34',38. Получив ответ, посмотрите, скольким минутам равно р' (см. § 44, стр. 100). Нам уже известно (см. стр. 78), что 34',38—это тот угол, с которого начинается шкала 5&Т. Для этого угла мы имеем: 8!П 34',38 - 34',38 = 0,01. Решая задачу 169, мы только что нашли, что 34',38 = 0,01 радиана. Вывод отсюда такой: Для угла в 34',38 величина синуса и тангенса уже оказывается равной величине самого угла (в радианах). То же самое будет и для углов, меньших 34',38. Таким образом: е Для углов, не превосход ящик 34',38, синусы и тангенсы вы¬ числяются, исходя из соотношения: 81па = = еде а—угол, выраженный в радианах. 170. Найти 81п3'32"; 4^26'21"; соз89°42'ЗГ; с^89°30\ Указание. Сравните задачи 128, 129, 131, 132. 171. Горизонтальным параллаксом Солнца называется угол, образованный прямыми, соединяющими центр Солнца 3 с центром Земли Тис точкой А на поверхности Земли, причем угол ТАЗ— прямой (рис. 90). Наблюдениями найдено, что Л0 = 8",80. Найти расстояние Т8 Земли от Солнца, если а (радиус Земли) = 6370 км. • Чтобы легче запомнить, как переводят радианы в градусы и обратно, заметим, что: а) для этих целей на линейке есть значки О Г р , р , р (эти значки—числа именованные: градусы, минуты, се¬ кунды ); б) радианы—числа отвлеченные;
XV. ВЫЧИСЛЕНИЕ ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН 103 в) переводя радианы в градусы (или в минуты, или в секунды), мы из отвлеченного числа делаем именованное и потому должны множить на р° (или р', р"); г) переводя градусы в радианы, мы, наоборот, уничтожаем наименование: получаем отвлеченное число; значит, здесь надо де- лить на р° (или р', р"). Преобразование декартовых координат в полярные и обратно § 46. Вычисление полярных координат точки по ее декартовым координатам и обратно—декартовых по полярным — встречается на практике весьма часто. Поэтому полезно уметь пользоваться линейкой для решения этих задач. Декартовы координаты (х, у) выражаются через полярные (г, ср) посред¬ ством формул: X == Г СОЗ ф, {/=Г51Пф. Вычисление х и у по этим формулам никаких трудностей не представляет и выполняется способами, указанными в § 39. Единственное затруднение, с ко¬ торым здесь иногда приходится сталкиваться,— это вычисление в случае ф, близкого к нулю или к 90° 2). Определить в первом случае соз ф, а во втором случае з1п ф на линейке затруднительно, и в этих случаях можно поступать так: 1) При ф, близком к 0°,— сначала найти {/ = гз1пф, затем определить Х=-У-. |^ф 2) При ф, близком к 90°,— сначала найти х=гсозф, затем определить у=х ф=х с13 (90е- о) = . Полярные координаты выражаются через декартовы менее удобными фор¬ мулами: Ф = агс(^у> г = Кх‘“4-{/2. Что касается первой из них (для вычисления ф), то вычисления такого рода были уже разобраны в § 38, и здесь можно сделать только несколько замеча¬ ний для упрощения вычислений. Если р — меньшее из чисел |х| и |г/|, а у— большее, то прежде всего вы¬ числяется угол а = а.гс(2 так кап <7 ! то а^45°.х Когда найден угол а, то угол ф определяется по нему так! 1-я четверть: 2-я » 3-я > 4-я > а) |*| > |У|. <р = а ф=180°—а ф=180° + а ф = 360° — а Ь) 1*1 < |у|< ф = 90° —а <р = 90° 4-а ф = 270°—а Ф = 270Р4-а *) Предполагается, что созф и »1п <р приведены к первой четверто
104 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР Проверить эти формулы легко, учтя знаки и абсолютные величины х и у. Для вычисления г приходится применять формулу, неудобную тем, что * нее входит сложение. Вычисление г можно выполнять или способом, указан- р ным в § 48, или при помощи такого приема: если Рис. 91. кой формуле с корнем. р и 7 имеют те же значения, что и выше, то, оче¬ видно (рис. 91): . А <х г=д+р^-2> (Так как треугольник ОРА — равнобедрен¬ ный, то, опустив из О высоту на сторону РА, мы получим треугольник, подобный РВА.) Когда известно а, то г по этой форму¬ ле находится точнее и проще, чем по обыч¬ ТТ 2 СС Член у осычно много меньше первого члена; так как 7 > р, то у < 22 30'= 0,414. Пример. Вычислить полярные координаты точки (—1,87; 5,65). Решение. х =—1,87; // = 5,65; р = 1,87; 7 = 5,65; 2-четверть: а=агс18 44^ = >«Э13'. 7Г=&°9' ф“90°+1848'= 108°18' 5,6о 2 р(2 ^ = 0,3012, д = 5,65 г = 5,65-(-0,3012 = 5,9512 Ответ: л = 5,9312; <р=1С8°18/. 172. Вычислить декартовы координаты точек: г = 2,36 7,92 6,05 1,316 ср = 36° 139° 162°ЗО' 94-20' 173. Вычислить полярные координаты точек: х 1,32 —13,3 —5,72 2,33 у = 3,97 31,5 —0,31 —1,69 Вычислен;:? модуля, аргумента, действительной и мнимой части комплексного числа § 47. Вычисление полярных координат точки по ее декартовым координатам приходится выполнять, в частности, при вычислении модуля г и аргумента ф ком плекс 1;его числа г = х+г//. Как известно, г = ,г| = + Л и ф=аг2г=агс1(2у. Таким образом, для отыскания модуля и аргумента комплексного числа мокко использовать описанные выше приемы. .Можно, однако, проделать эти вычисления и другим способом, с помощью тригонометрических шкал.
XV. ВЫЧИСЛЕНИЕ ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН 105 Этот способ основан на известных соотношениях между сторонами и углами в пря-.-оугольном треугольнике. Очевидно, в треугольнике ОРВ (рис. 91) будем- иметь г = рг/?2-}-^2, р = р = г5!па. Отсюда г = р/з1п а, если угол определен так, что <? = Устанавливая конец шкалы тангенсов против д на шкале 2), мы найдем против р на этой шкале такой угол а, который удовлетворяет последнему равенству. Этот угол и будет искомым аргуглентом. Разделив затем р па зш а, для чего к визирной линии надо подвести угол а на шкале 5 и прочитать ответ на шкале I) против конца шкалы 5, мы получим модуль. Способ этот широко применяется в электротехнических расчетах1). Пример 1. Найти модуль и аргумент числа 2 = 4 + 3/, Ставим конец шкалы Т против 4 на шкале й. Бегунок ставим против 3 на шкале О и читаем на шкале Т против визирной линии угол 36с53'. Передви¬ гаем движок так, чтобы против визирной линии встал угол 36°53' на шкале 3. Против конца шкалы Т читаем на шкале О ответ: пять. Таким образом, = агд 2 — 36со3', г — | г | = 5. Для того чтобы вычислить действительную и мнимую часть комплексного числа по его модулю п аргументу, надо действовать в обратном порядке. Установив конец шкалы тангенсов против величины модуля на шкале 2), ставим бегунок против величины аргумента на шкале синусов и читаем на шкале О величину р, т. е. меньшее из чисел | х | и [у|, являющихся абсо¬ лютными величинами действительной и мнимой части нашего комплексного числа. Чт.юы найти д, каю, не трог а я бегунка, передвинуть движок так, ч’обы под визирной линией оказалась величина аргумента на шкале тангенсов, й с.-да конец шкалы тангенсов покажет на шкале О число д. Величину и знак чисел х и у песте этого легко определить по величине угла. Пример 2. Найти действительную и мнимую части комплексного числа г = 8Л30°. Ставим правый конец шкаты тангенсов против 8 на шкале О. Устанавли¬ ваем визирную лилию бегунка против 33° на шкале синусов и читаем на шкале В число четыре —ноль — ноль. Таким образом, р = 4,00. Передвигаем движок так, чтобы под визирной линией бегунка оказалось ЗС° на шкале тангенсов. Против конца шкалы тангенсов чшаем на шкале О число: шесть — девять — три. Значит, д = 6,93. Так как угол 30° лежит в первой четверти и меньше 45°, то и мнимая часть у и действительная часть х комплексного числа г будут положительны я, кроме того, у < х. Таким образом, г — С,93 + 4,00». П р и ы е р 3. Найги действительную и мнимую части комплексного числа 1= 14.С-+1:0 \ Приводим аргумент к первому оптанту: 120° = 90° + 30°. 2) См., например, П. К. А к у л ь ш и и, Распространение электромагнитной энергии по проводам, Связьиздат, М_, 1137, стр. 325—332.
106 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР Таким образом, вычисления надо вести для угла 30°. Ставим левый ко¬ нец шкалы тангенсов против числа 14 на шкале й и читаем против 30° иа шкале синусов число семь —ноль— ноль на шкале й. Значит, р = 7,00. Сдвигая движок, подводим 30° шкалы тангенсов к визирной линии бегунка и против левого конца шкалы тангенсов читаем: один — два—один—два. Значит, д = 12,12. Учитывая величину аргумента, видим, что действительная часть нашего комплексного числа отрицательна и меньше мнимой части по абсолютной вели¬ чине. Таким образом, х = — 7,00, у= + 12,12; г = —7,004- 12,12г. 174. Преобразовать к виду ге^ комплексные числа: 5 + 7/; —1,7 + 3,6/; —0,9—1,6/; —0,03 — 0,61/.
XVI. ВЫЧИСЛЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ВЫРАЖЕНИЙ, ПОЛУЧАЕМЫХ ПРИ ПОМОЩИ СЛОЖЕНИЯ И ВЫЧИТАНИЯ § 48. Многие выражения, часто употребляемые в технических расчетах, получаются при помощи сложения и вычитания, например: х = Уа?-\-Ь\ ± Ух = Уа±Уд ит. д. Когда приходится вычислять много одинаковых выражений такого рода, полезен особый прием, позволяющий выполнить все вычисления целиком, вклю¬ чая сложение и вычитание, на счетной линейке. Чтобы легче разобраться в дальнейших примерах, рассмотрим сначала простейшее выражение этого рода: Прием, употребляющийся для сложения на счетной линейке, заключается в замене сложения с числом Ь сложением с единицей. Установка на линейке изображена на рис. 92. Рис. 92. Применяя правило о пропорциях, имеем, очевидно: а Т х = а = Ь + а = а + Ь. Таким образом, для получения суммы а-\-Ь устанавливаем одно слагаемое иа шкале С против 1 шкалы 7); против второго слагаемого на шкале С читаем промежуточный результат на шкале 7); добавляем к нему единицу и против полученного числа на шкале 7) находим опять на шкале С сумму. 175. Как получается рззность? 176. Проделать действия: 2 + 3; 5 + 2; 2,5+ 6,5; 8 + 7; 5—2; 5,5—4,5. • Конечно, употреблять линейку для простого сложения бессмысленно, но когда сложение входит в качестве промежуточного действия в формуле типа р^а2 + Ъ\ сто может оказаться выгодным.
108 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР Ко-ч-д2 При вычислении такого выражения приходится складывать квад¬ раты. Поэтому схема сложения, данная для случая а^-Ь, сохраняется с заме¬ ной шкалы Д служившей для промежуточных результатов, шкалой Л (рис. 93). При этом окончательный результат (а24- Ь2) получается так же, как я в случае простой суммы (а-(-^)» опять на шкале С. Буква на рис. 93 обо- значает промежуточный результат = Пример. Вычислить рг1,252 4-22. Ставим 1,25 шкалы С (рис. 94) против начала шкалы В и замечаем против двойки шкалы С число ^ = 2,56 на шкале Л. Тогда против ^,-(-1=3,56 на шка¬ ле Л найдем на шкале С результат: уТ^о24-22 = 2,36. Рис. 94. 177. Вычислить }<3,4С2 +4,122, 1А},ь5--г 1,162, /2,47'2 + 5,672, /3,12—1,5\ К0,922+ 1,122; 1,6-. Замечание. Нужно учитывать порядок и, если нужно, применять пере¬ броску движка. Выражения вида а24- Ь2 можно вычислять еще и другим способом с по¬ мощью тригонометрических шкал. Для этого надо вынуть движок из линейки и вставить его обратной стороной так, чтобы шкала тангенсов Т оказалась непосредственно над шкалой й. После этого надо поставить конец шкалы Т (где стоит 45е) против большего из чисел а и Ь на шкале 7), а бегунов
Рис. 95.
110 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР установить против второго (меньшего) из этих двух чисел, взяв его также на шкале Л. Затем следует прочесть угол, отмеченный бегунком на шкале Г и, не сдвигая бегунка, передвинуть движок так, чтобы к визирной линии подошел тот же самый угол, но уже взятый на шкале сину¬ сов 5. Тогда конец шкалы Г отметит на шкале Л искомый результат. Этот способ тождествен описанному в § 47 на стр. 105. • Сообразите, как с помощью тригонометрических шкал можно находить выражения а2 — Ь2. а*Ь х Чтобы найти х из такого уравнения, нужно сложить обратные вели¬ чины данных чисел и взять обратную величину результата. Для этой операции мы воспользуемся свойствами перевернутого движка. Перевернув движок и взяв в качестве основной шкалы (для установки а> Ь и получения х) все ту же шкалу С (теперь перевернутую), мы получаем в качестве шкалы обратных величин для чисел шкалы С шкалу Л. Поэтому схема сложения сохраняется, если мы употребляем для промежуточных результатов шкалу Л (данные числа и окончательный результат находятся на перевернутой шкале С). Пример. Решить уравнение —1~Гоч =— . _ У / I,У о X Перевернув движок, ставим 2,97 шкалы С против начала шкал линейки (рис. 95). Против 1,93 шкалы С находим на шкале Л'. ^=1,54; д4-1—2,54. Возвращаясь на шкалу С, получаем х=1,17. 178. Решить уравнения: 5,55 “ 3,96 х _±_+_>__=2 1,165 2,68 х 7,05 ‘ 3,15 х О Схема вычисления остается во всех случаях одна и та же: меняются только применяемые шкалы.
XVII. ЗНАЧКИ, НАНЕСЕННЫЕ НА ЛИНЕЙКЕ л =3,14159 А, В, С, й = 1,12838 С С1= ] [/- =3,56825 V л С ж = — = 0,31831 А, В 1 = -^ = 0,78540 А, В р°= — = 57,296 л С р' = 3437,8 С р’ = 206265 С, О Буквы А, В, С, И р„ = 636620 С, О указывают, на каких _ /*■“ шкалах наносится к = /2^=4,429 с данный значок. § 49. На линейках разных систем бывают нанесены и разные значки. Обычно на линейке наносятся не все перечисленные значки. Значки М, р° и встречаются реже остальных. Значки М и | наносятся обычно в правой половине шкал А и В. Значок У* бывает полезен при гидравлических расчетах, при которых часто бывает нужна величина 1^2^. Употребление остальных значков ясно или же было уже разобрано. На специальных линейках (для электротехников, железобетон- Щиков и т. п.) есть много других специальных значков, употреб¬ ление которых разбирается в руководствах фирм, выпускающих такие линейки.
XVIII. РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЙ Квадратные уравнения § 50. Для решения квадратного уравнения на счетной линейке его надо привести к особому виду. Вот как это делается. Дано уравнение: ах2 4- Ьх + с = 0. Делим его на а: х24-рх + <? = 0 (р = |. 9=4)* Это уравнение делим2) на х: х + р + ^- = °. Переносим р направо: * + у=Г (г = — р). (1) Преобразование закончено. Оба числа д и г могут быть как положительными, так и отрицательными. Преобразованное к виду (1) уравнение будем называть уравне¬ нием в нормальном виде. Пример 1. Привести к нормальному виду уравнение: 2х2 + 7х— 5 = 0. Решение. 1) 2х24-7х— 5 — 0. 2) х24-3,5х—2,5 = 0. 3) х + 3,5—^ = 0. 4) х—-^ = — 3,5. 7 X ’ *) Предполагается, что х 0; иначе было бы и х24-р* = 0, или х (х + р) = 0, %1 = 0, х2 = — р ■ решать было бы нечего.
XVIII. РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЙ ИЗ Ответ: 2,5 о - х - = —3,5. X ’ 179. Привести к нормальному виду уравнения: 0,2х2 — 3,1 х + 1,7 = 0; 3,25х2 + 6,01х + 9,62 = 0; 1,415х2 — 2,90х—1,66 = 0. Решение на линейке уравнения, приведенного к нормальному виду, заключается просто в подборе такого числа х, которое, будучи сложено (в алгебраическом смысле) с Л > дает г. Выполняется этот подбор просто при помощи перевернутого движка или обратной шкалы. 180. Переверните движок и установите его конец (или начало) против д на шкале О. Какое число будет стоять на перевернутой шкале С против х на шкале О? Возьмите, например, 9 = 8, х = 2; 4; 5. Сравните стр. 62 и рис. 57. Мы видим, что при такой установке, которая описана в задаче 180, числа х и оказываются стоящими непосредственно друг против друга: одно — на шкале I), другое — ыа перевернутой шкале С (или на обратной шкале /? при обычном положении движка). Поэтому, если, намечая визирной линией бегунка стоящие друг против друга числа на этих шкалах, мы найдем такую пару, ко¬ торая, будучи алгебраически сложена, даст г, то наше уравнение решено. Число х на шкале О—искомый корень. Пример 2. Решить уравнение х2—3,80x4-2,97 = 0. Прежде всего приводим это уравнение к нормальному виду: 1 2>97 О ОП х4-—2— = 3,80. Устанавливаем начало перевернутого движка против 2,97 на шкале О (рис. 96). Начинаем подбирать х. Для этого заметим прежде всего, что пара (2,97; 1), которая соответствует началу движка, дает сумму 3,97, т. е. больше, чем нужно. Попробуем пойти влево по шкале И. При х = 2 находим на шкале С против него число 1,485, в качестве суммы получаем 2 4- 1,485 = 3,485, т. е. меньше, чем надо. Ясно, что, взяв х=2, мы уже перескочили через нужное значение,— приходится идти назад. Пара (2,5; 1,19) дает сумму 3,69, — мало; пара (2,6; 1,14) дает сумму 3,74,— мало; пара (2,7; 1,10) дает сумму 3,80,— как раз то, что нужно. Итак, х = 2,70—корень данного уравнения. Но одновременно мы нашли и второй корень. Он равен 1,10 — как раз тому числу шкалы С, которое стоит против 2,70. В самом деле, 2,70 *
Рис. 96.
XVIII. РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЙ 115 Но тогда 2 70= 2|97. 1,10 и очевидно, что равенство =3 80 справедливое при х = 2,70, будет справедливо и при х = 1,101 1,10 + 2,70 = 3,80. Но тогда х. = 2,70; х2 = 1,10. Заметьте, что оба корня мы получаем одновременно. 181. Проверьте найденное решение каким-либо способом, напри¬ мер, по известной формуле: 182. Для решения уравнения в примере 2 мы ставили начало движка против 2,97 на шкале Р. Могли ли мы найти корень, поставив против 2,97 конец движка (выдвинув его вправо)? Указание. Посмотрите, какие суммы получаются для тех пар, которые мы находим при такой установке. Пример 3. Найти корни уравнения х2 + 1,60х—2,97 = 0. Решение. Нормальный вид: х-3^-1,60. (А) Установка движка прежняя (рис. 97). Теперь, подбирая пары, нам уже нужно учитывать знак корней. Начнем опять с пары (2,97; 1). Теперь, складывая 2,97 и 1 с теми знаками, с какими они входят в (Л), мы получим: +2,97—1 =+1,97, т. е. много больше, чем нам нужно. Пойдем налево. При х = 2 получим пару (2; 1,485) с суммой: +2—1,485 =+0,515, все еще много; дальше для пары (1,50; 1,98): + 1,50—1,98 = —0,48, и, наконец, для (1,10; 2,70): + 1,10—2,70 =—1,60. (В) Таким образом, для хх мы находим значение: хх = 1,10. Каково же теперь ха?
Рис. 97.
XVIII. РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЙ 117 Ответ на это нам дает опять шкала С. Там мы читаем против х1 = 1,10 число 2,70. Значит, Но теперь (в отличие от примера 2) слагаемые в (В) разных знаков» и потому, беря х2 = 2,70, мы цели не достигнем (+2,70—1,10 = = +1,60), зато, взяв х2 =—2,70, получим как раз то, что нужно: Итак, х2=1,10; х2 =—2,70. Разумеется, мы могли бы отыскать х2 и без этих соображений путем поисков в области отрицательных значений х и таких же проб, как раньше (нетрудно убедиться, что другого корня среди положительных х быть не может). Итак, мы видим, что весь процесс решения сводится к подыс¬ киванию корня путем проб. Вначале кажется, что эти пробы требуют так много времени и внимания, что проще решать урав¬ нения по обыкновенным правилам, известным из алгебры; однако это не так,— уже после небольшой практики вы увидите, что ре¬ шение на линейке—дело очень простое, и почти моментально будете находить искомый корень. Нижеследующие соображения вам в этом помогут. Отыскание интервала, в котором заключен корень уравнения Для того чтобы быстро решить квадратное уравнение при по¬ мощи линейки, нужно знать примерную величину корня (например, равен ли он нескольким десяткам или нескольким сотым, или нескольким единицам). А так как по виду уравнения составить себе представление о величине его корней не так легко, то прежде всего мы будем искать промежуток, в котором корень заключается. Мы уже знаем (см. стр. 12), что шкала О линейки может изображать любой из промежутков: от 1 до 10, от 10 до 100, от 100 до 1000 и т. д.; от 0,1 до 1, от 0,01 до 0,1, от 0,001 до 0,01 и т. д. Определить, в каких из этих промежутков находятся искомые корни, и является нашей первой задачей. Пусть наше уравнение уже приведено к нормальному виду, и мы установили перевернутый движок так, как нужно, т. е. так» что его начало (или конец) приходится против числа д на шкале Р. Исследование промежутков мы для удобства начнем с того из них, в который попадает число д. Если, например, </ = 0,045, то, оче¬ видно, промежуток, изображаемый шкалой Р, будет простираться от 0,01 до 0,1 (так как 0,01 < 0,045 < 0,1).
118 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР 183. Каким промежуткам будет соответствовать шкала и при <7 = 0,69; 0,00105; 4; 10,5; 3,06? При исследовании вопроса о том, имеется ли в этом проме¬ жутке корень уравнения или нет, нам придется разбить проме¬ жуток на две части: 1) от начала до числа д и 2) от числа Рис. 98. только налево от числа <?, т. е. торая простирается от начала его д до конца. Это приходится де¬ лать вот почему: допустим, мы установили начало перевер¬ нутого движка против числа д (движок выдвинут влево). Тог¬ да мы можем искать корень в той части промежутка, ко- до д. Направо от д поисков производить мы не мо¬ жем, потому что там нет движка (и нуж¬ ной нам перевернутой шкалы С) (рис. 98). Чтобы получить воз¬ можность искать ко¬ рень направо от </, нам придется перебросить движок на правую сторону, установив его конец против числа д (рис. 99). Итак, проведем исследование для левой части шкалы Р, взяв для простоты конкретный пример: уравнение х2—12,65x4-0,63 = 0, или (в нормальном виде) х4--^|—= 12,65. В этом случае </ = 0,63; значит, левая часть шкалы Р будет содержать числа от 0,1 до 0,63. Может ли быть в этом промежутке корень? Если бы он там был, то это значило бы, что для какого-то числа х из этого про¬ межутка мы получили бы: х 4- 12,65, а это невозможно. На правом конце промежутка (при х = 0,63) мы получаем (рис. 100, 1): 0,63 + ^41 = 0,63 + 1,0= 1,63. 0,63 1 На левом конце (при х = 0,1): 0,1 +6,30 = 6,40. Если же мы возьмем несколько значений х в н у т ри промежутка, то увидим, что соответствующие им величины выражения х + —у- будут заключены между 1,63 и 6,40. Но это как раз и значит, что в этом промежутке корня нет. Мы видим, что можно судить о наличии корня внутри проме¬ жутка по тем значениям х, которые стоят на его концах. Это
XVIII. РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЙ 119 и является сущностью нашего способа отыскания промежутка, содержащего корень. Итак, в промежутке (0,1; 0,63) корня нет. Перенесем наши поиски в другие промежутки. То же положение движка дает нам возможность исследовать промежутки (0,01; 0,063), (0,001; 0,0063), 63.0 о 83 да 0,1 0.63 6.40 1,63 I 1Г—г-г- 0,01 1 Корень | Ц063 : 63,01 —Ч12Г65}—10,063 I Рис. 100. (1; 6,3), (10; 63) и т. д. Обратимся к промежутку (0,01; 0,063) (рис. 100, II). Правый конец этого промежутка дает для выражения * + величину 10,063; в левом (при х= 0,01) мы получаем 63,01. Эти два числа позволяют предположить, что в .рассматриваемом про¬ межутке имеется корень. В самом деле, 10,063 < 12,65 <63,01, и для какого-то промежуточного х можно получить: 1 0.63 . о сг х + —— = 12,65. * х ' Действительно, для х = 0,05 мы находим: 0,05+12,60= 12,65. Итак, х2 = 0,05. Ясно, что второй корень х2=12,6; однако для лучшего усвоения системы поисков будем считать, что он нам неизвестен, и продолжим исследование промежутков. Стоит ли исследовать промежутки для значений х < 0,01? Ясно, что не стоит, так как уже для х = 0,01 мы получили: 0,01+63,00 = 63,01; для меньших х будут получаться числа еще большие. Значит, нужно идти в сторону возрастания х. 184. Проведите исследование для промежутков (Г, 6,3) и (10; 63). В каком нз них может быть корень?
120 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР Все эти исследования были сделаны при одной установке движка (такой, как на рис. 98). Однако иногда может потребоваться и исследование с переброской движка в такое положение, как на рис. 99. 185. Исследуйте промежутки (0,063; 0,1), (6,3; 10). 186. Исследуйте промежуток (0,63; 1,0). Можем ли мы на осно¬ вании исследования значений на концах этого промежутка сделать заключение об отсутствии или наличии в нем корня? Промежуток такого сорта, как (0,63; 1,0) в задаче 186, является исключительным промежутком. Таких промежутков для каждого уравнения может быть только два (а может и не быть вовсе). Про¬ межутки эти (по концам которых нельзя судить о наличии или отсутствии внутри них корней) мы будем называть критическими. Для того чтобы исследовать критический промежуток, нам при¬ дется не ограничиваться концами, а посмотреть, что делается внутри него, — перепробовать несколько значений х. Признак критического промежутка для квадратного уравнения Промежуток является критическим тогда и только тогда, когда он содержит число |/д . Примечание I. Если д— отрицательное число, то критиче¬ ского промежутка везее нет. Примечание II. Если д— положительно, то критических промежутков—два (соответственно +1/Гд и —]/</), но корни содержать может лишь один из них (какой,—ясно по знаку г). Имея этот признак критического промежутка, мы без труда сможсгл отыскивать промежутки, содержащие корни данного уравне¬ ния, применяя такие же приемы, как в описанном выше случае. Правило отыскания промежутка, содержащего корень Для того чтобы узнать, содержит данный промежуток корень или нет, следует в том случае, если этот промежуток некрити¬ ческий, вычислить величину выражения 5 = х+у в левом и пра¬ вом конце промежутка. Если одно из этих двух чисел 8лев и 8прав меньше, а другое больше г (^правой части уравнения х-\~-^-= г^, то промежуток содержит ко рент, если оба числа, и 8лев и 8прав, одновременно меньше или больше г, то корня в нем нет. Если же промежуток к ритиче с к и й, то такого исследования мало; следует посмотреть, какова величина 8 при различных значе¬ ниях х внутри промежутка, и этим путем отыскать корень или убедиться в его отсутствии.
XVIII. РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЙ 121 1.0 0.1292 1232 ю.О Рис. 101. Примечание. При х = Уд величина 8 достигает своего наи¬ большего или наименьшего значения. Доказательства положений, высказанных в этом правиле, не составляет никакого труда. Рассматривая левую часть уравнения —г = 0 как функ¬ цию х, мы находим, что она имеет максимум или минимум при х = Уд\ так как для / (х) =х-|--^- —г имеем /'(х) = 1— . Отсюда имеем критическое зна¬ чение х — Уд . Но тогда во всех промежутках, не содержащих Уд («не крити¬ ческих»), /(х) монотонно возрастает или убывает, откуда и следует правило + Пример 4. Решить уравнение х2 + 37,966х— 1,292 = 0. Приводя уравнение к нормаль¬ ному виду, получаем: 1,292 х — =—37,966. X В этом случае естественно по¬ ставить против 1,292 конец движ¬ ка, выдвинув его вправо (рис. 101) (налево остается очень маленький кусочек шкалы Г>). Начинаем исследование. Прежде всего находим критический промежуток. Имеем Уд =1,137. Зна¬ чит, все промежутки, которые могут быть исследованы при такой установке, как на рис. 101, некритические. Начинаем с промежутка (1,292; 10). Значения 5: +0,292 и + 9,8708. Нужно идти в сторону уменьшения х, притом довольно далеко. Берем промежуток (0,01292; 0,1), пропуская (0,1292; 1,0). Получаем: $лм~-99,9; 8пра, ж-12,82; так как 5леа< — 37,906 <8прав, то в этом промежутке есть корень. Путем подбора находим: хх = 0,034. Абсолютная величина второго корня стоит на шкале С против хх: [х, | = 38,000. Сообразить, каков знак второго корня, нетрудно. Окончательно: х2 = —38,000. Ответ: х, = 0,034; х2 = —38,000. 1) Следует отметить еще, что х = 0 [точка разрыва / (х)] не попадает ни в один яз промежутков, который может быть рассматриваем на линейке.
122 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР • Заметим, что при вычислении значений 8 не нужно подсчи¬ тывать их точно. Достаточно самого приблизительного подсчета; поэтому отыскание промежутка с корнем—дело очень простое, и после небольшой практики вы будете делать эти поиски очень легко и быстро. • Для вычисления значений 8 нам приходится подсчитывать величину дроби нужно помнить, что величины этих дробей стоят у нас на перевернутой шкале С. причем порядок их легко определить, исходя из значений х, которые мы берем на шкале О. В частности, при х=д на шкале С оказывается единица; при х=^ на шкале С~десять; при х= 10^ на шкале С—нуль целых одна десятая и т. д. • Очень большая выгода предварительного определения проме¬ жутка, содержащего корень, заключается в том, что при этой системе отпадает необходимость определения порядка корня; это делается автоматически. Между тем порядок корня обычно—камень преткновения для начинающего вычислителя. Отыскание корня Когда промежуток, заключающий корень, определен, возникает вопрос о нахождении самого корня. Дать удобные правила для этой операции нельзя, да и большой нужды в этом нет. Уже в результате самой небольшой практики вырабатываются в этом деле чутье и уменье почти моментально «схватить» корень. Поэтому единственно, чтовданном случае можно посоветовать, — это побольше практиковаться. Вначале придется делать довольно много проб такого рода, как в примерах 2 и 3, затем число проб будет посте¬ пенно сокращаться и отыскание корня сделается почти автома¬ тическим. Для того чтобы легче этому научиться, очень полезно приучить себя прослеживать величину суммы х +у, передвигая бегунок вдоль всей шкалы. Этот прием, который приходится применять в кри¬ тических промежутках, очень помогает как уяснению общей схемы решения, так и исследованию отдельных уравнений, 187. Решить уравнения: 1) 2) 3) 4) х2—9,61x4- 8,34 = 0; х2—1,62х— 3,41=0; х*+\ДЗх— 2,16 = 0; х24-8,80х+15,52 = 0; 5) х24-0,01525х—0,0000546 = 0; 6) 0,017х* 2 * * 54-2,53x4- 85,7 = 0; 7) 8) 9) Ю) 5,Ох2 —5,1x4-100,4 = 0; 7,2х2—87,1х+ 139,6 = 0; х2 + 6,08x 4- 9,24 = 0; х2—6х—1,562 = 0.
XVIII. РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЙ 123 • Для проверки решения удобнее всего пользоваться известными свойствами корней уравнения х2 + рх~Р7 = 0, а именно: хгх2 = д9 *1 + *2 = — р. 188. Если вы еще не чувствуете достаточной уверенности при решении квадратных уравнений при помощи линейки, то полезно взять алгебраический задачник и перерешать оттуда столько задач, сколько потребуется для приобретения навыка. 189. Возьмите какое-нибудь уравнение, не имеющее действи¬ тельных корней, например х2 + 1,8х+1,2 = 0, и посмотрите, как это обстоятельство сказывается на результате тех операций, которые мы выполняем обычно при решении на линейке. • Если корни уравнения—комплексные, то его следует решать по обычной формуле. Кубические уравнения § 51. Если вы научились решать квадратные уравнения, то решение кубических никаких трудностей уже не представит; на линейке оно выполняется точно таким же способом, как и решение квадратных. Для простоты мы начнем не с полного кубического уравнения ах3 + 6х2 + сх + с? = 0, а с более простого вида: х3 + рх + + <7 = 0. Уравнение х3+/?х + ^ = 0 Если разделить уравнение х3 + рх + д = 0 на х и перенести свободный член в правую часть, то оно примет нормальный вид кубического уравнения: х2 + у = г (г = — р). Если мы подобрали такое число х, что сумма х2 и 3- будет равна г, то это число и есть корень уравнения. Самый подбор осуществляется точно так же, как и для квадратного уравнения при помощи пере¬ вернутого движка, с той разницей, что теперь мы будем склады¬ вать число х2, стоящее на шкале Л, и у (на перевернутой шка¬ ле С); оба они стоят против х на шкале И (рис. 102). Разумеет¬ ся, при сложении необходимо учитывать и порядки и знаки сла¬ гаемых.
124 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР Все сказанное при решении квадратных уравнений об отыскании промежутков, содержащих корень, остается в полной силе. Рис. 102. кроме признака критического промежутка, который заменяется таким: Признак критического промежутка, кубического уравнения Промежуток является критическим тогда и только тогда, когда сн содержит число . Примечание. Для каждого уравнения х3 + рх 4- д = 0 имеется един критический промежуток; при извлечении корня из числа -|- нужно, конечно, иметь в виду знак д. Доказательство. Функция ((х) = х2~\~—г достигает своего макси¬ мума или минимума при х— *|/ ~, так как /'(х) = 2х — и уравнение 2л' —-—- = 0 дает 2х3 — д и х= В соответствии с этим новым признаком критического проме¬ жутка изменяется и примечание к «Правилу отыскания промежутка, содержащего корень» (стр. 121); оно заменяется таким: Выражение 8 = х2 4- у достигает своего наибольшего или наи^ меньшего значения при х= 1/ ~. Разобраться во всем этом будет легче на конкретном примере. Пример. Решить уравнение х3— 6,66x4-2,97 = 0. Решение. Приводя уравнение к нормальному виду, получаем: 9 47 х2 4-^ =6,66. Устанавливаем перевернутый движок против 2,97 на шкале Л (рис. 103) и начинаем исследование промежутков.
Рис. 103.
126 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР Прежде всего определяем критический промежуток <7 = 2,97; ]/= Значит, критический промежуток идет от 1 до 2,97; его в пер¬ вую очередь мы и исследуем. Вычисляя значения 5 = х2 + у на концах этого промежутка, мы находим 5лев = 3,97 и 5л/7ав = 9,82. Но так как промежуток критический, то вычислим еще несколько 5 внутри него, чтобы вернее проследить его величину. При х= 1,35 получаем: х2 = 1,82; — = 2,20; > х ’ 5= 1,82 + 2,20 = 4,02. При х = 2,02 5 = 5,55. Наконец, при х = 2,32 находим 5 = 6,66. Значит, х = 2,32 является корнем уравнения: + = 2,32. Сейчас мы исследовали промежуток (1; 2,97); очень удобно теперь же исследовать соответствующий отрицательный промежу¬ ток1), т. е. промежуток (—1; —2,97). На левом конце получаем (при х =—1,0): 5^ев = 1,00—2,97 = — 1,97; на правом (при х =—2,97): ^ = 8,82-1,00 = 7,82. Так как —1,97 < 6,66 < 7,82 и промежуток некритический, то В нем есть корень. После нескольких проб находим его: х2=—2,78. Переходим к дальнейшим поискам. В том же положении движка можно исследовать промежуток (0,1; 0,297). Однако это исследование показывает, что корней в нем нет (рис. 104,1); 8лев = 29,71; 8праа = 10,09. Аналогичный отрицательный промежуток также не содержит корней (5лев = —29,69; 8прав = — 9,91). Идти дальше влево ни для положительных, ни для отрицательных значений х смысла нет. Перебрасываем движок в другое положение (выдвигая направо) и смотрим, что получается здесь. В проделанном уже исследова¬ нии мы вычисляли 5 при х=1,0 [5ле5 для промежутка (1; 2,97)] *) Потому что абсолютные величины х2 и ~ не меняются, и для получения 5 нужно только вычесть — из х2 (вместо сложения).
XVIII. РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЙ и при х = 0,297 [8праа для (0,1; 2,97)]. Полученные нами значения были: 3,97 и 10,09. Так как одно из них меньше 6,66, а другое больше, то мы уве¬ ренно можем искать корень в промежутке (0,297; 1,0) (рис. 104,11). Таким образом, получаем третий корень: х3- 0,461. Для проверки решения вычислим сумму всех корней. В резуль¬ тате должен получиться нуль1). Действительно, 2,32 + 0,46—2,78-0. Мы видим, что решение уравнений вида х3 + рх-\-д = 0 нисколько не труднее решения квадратных уравнений. Требуется только немного больше работы, так как приходится искать три корня, притом каждый в отдельности (не так, как в квадратном уравне¬ нии, где, найдя один корень на шкале I), получаем сразу и второй на шкале С), но это не существенно. Вот еще несколько замечаний, которые помогут нам в этом деле. • Если мы нашли два корня кубического уравнения х3 + рх + д = 0, то третий мы можем найти из соотношений: Х1 + ^2+^3 = 0. или Х]Х?Х3 === Я» т. е. взять *з= —(*1 + *2). х) Так как (х1+х2+х3) равно коэффициенту При х2, взятому с обратным внаком. В уравнении х3 + рх + ^ = 0 этот коэффициент равен нулю.
128 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР или х3 -= —. 3 Формулы эти иногда дают корень с меньшей точностью, чем при получении его обычным процессом, но для определения прибли¬ зительной величины корня во всяком случае полезны. Они же могут служить для проверки решения. • В уравнении х34-рх4-^ = 0 могут быть или три действитель¬ ных корня (равных или неравных) или один действительный и два комплексных. Если нужно найти все три корня в последнем случае, то, найдя действительный корень уравнения х]9 делим х3 + рх + д = б на х—х*; из получающегося в результате деления квадратного урав¬ нения находим по формуле комплексные корни. • В частном случае, когда р = 0, мы, решая описанным приемом уравнение х3 + ^ = 0, находим р/ у. Этим способом можно отыски¬ вать кубические корни на тех линейках, на которых нет шкалы К (ср. стр. 47). 190. Найти действительные корни уравнений: 1) х3—3,92x4-6,05 = 0; 2) х3—1,05х—3,75 = 0; 3) х3— 2х+ 1=0; 4) х34-2,72x4-1,55 = 0; 5) х3 4- 1,03 х— 10,3 =0; 6) х3—0,32 х4- 0,015 = 0; 7) х34-0,256х— 1,455 = 0; 8) х34-12,5 х+ 2,61 =0. Уравнение ах3 + Ьх2 + сх+ </=0 Полное кубическое уравнение ах3 4-Ьх2 4- сх4-б/ = 0 приводится к форме х34-рх4-<7 = 0 так: 1) Делением на а его преобразуют в следующее: х3 + Лх2 + Вх + С = 0 (Л = -Ь В = Т; С = А 2) Обозначают Х4--3- через г и отыскивают сначала г. После А этого находят х = г—. Чтобы найти г, поступают так: если подставить выражение А х = г—в уравнение х3 + Ах2 + Вх + С = 0, то получится уравнение для определения г, причем оно будет уже рассмотренного вида: г3 + рг + у = 0. В самом деле, (л \ з / д\2 / а \ г-4 4-Л (г-4) 4-В (г-4)+С = 0. О У \ о у \ О у
XVIII. РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЙ 129 Раскрывая скобки и делая приведение подобных членов, получаем: гЗ-Лг’+^-г—^•4-Л2«-1л224-^+В2-^4-С=0, 2?+ (В~4“) г+(^ЛЗ-?+С) =0' г3+рг+<7 = 0 (р = В—<7 = ^—• \ о о у Вычислять коэффициенты р и д удобнее всего так: Коэффициенты уравнения х3 +Лх2 + Вх + С = 0 пишутся в одну строчку: \ А В с А ЬВ} 1 Ь Ву Ч Л 1 Аг р Схема 1. Затем Л = —умножается на первый коэффициент (=1) и под¬ писывается под вторым коэффициентом (Л); ЛиЛ-1 складываются, получается число ЛР Это число Лг умножается на И и подписы¬ вается под третьим коэффициентом (В); В и складываются, получается В±. Умножая на Н и складывая произведение с С, получают д. Затем такая же операция проделывается с числами 1, Л*, и получается коэффициент р. Все умножения делаются по линейке при одной установке движка (движок ставится на /г). Вычисление располагается так, как на схеме 1. Чтобы легче запомнить порядок вычисления, рассмотрите еще схему 2: 5 Д. Ю. Панов
130 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР 191. Докажите, что при таком вычислении о Я2 2А3 АВ . „ р-В—^; 9 ~ + С. Пример 1. Преобразовать уравнение 3,1х?—10,7х24~7,5х—12,3 = 0 к виду: г* 4- рг4-^ = 0. Решение. Делим уравнение на 3,1. Получаем: х3 — 3,45х*+2,42х—3,97 = 0, Я = —3,45; Л = —4=1,15; х=г4-Л = г4-1,15. о Вычисляем по схеме 1, взяв Л=1,15; 1—3,45 + 2,42—3,97 1,15—2,65—0,26 1—2,30 — 0,23 —4,23 1,15—1,32 1 — 1,15—1,55 Итак, р~—1,55; —4,23. Уравнение переходит в такое: г3—1,55г—4,23 = 0; х = г+1,15. Ответ: г*—1,55г—4,23 = 0; х = г-(-1,15. Пример 2. Решить уравнение х3 + 4,80х2 + 1,02х—3,59 = 0. Решение. 1) Н = — ^~ = —1,60; х=г+Л=г—1,60. 2) 1+4,80+1,02— 3,59 ' —1,60—5,12+6,56 1+3,20—4,10 + 2,97 — 1,60—2,56 1 + 1,60—6,66 Итак, уравнение переходит в такое: г3—6,66г 4-2,97 = 0. Но его мы уже решили (см. пример на стр. 124). Имеем: г!=2,32, г, = 0,461, г, = -2,78. Значит, Х( = гт4-Л= 2,32 —1,60= 0,72, х2 = г2 + /г= 0,461 —1,60 = -1,139, х3=га + /г = —2,78 —1,60 = -4,38. Ответ: х^ = 0,72; ха = —1,139; хэ = —4,38. Проверим наше решение. Для этого достаточно подставить в заданное уравнение найденный корень. Эту подстановку можно
XVIII. РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЙ 131 делать по схеме 1. Если мы возьмем вместо Н найденный корень и проделаем те же операции, которые нужно выполнить, чтобы получить ц, то в случае правильного решения у нас должен полу¬ читься нуль. Вот проверка для корня 0,72: 4-4,804-1.02—3,59 й=а-1-0 72 0>72-|-3,974-3,59 ' 4-5,524-4,99 0,00 Значит, корень найден верно. 192. Решить уравнения: 1) х3— 2,9х« — 3,1х +10,0 =0; 2) 0,685ха— 6,20х« + 14,05х — 7,50 =0; 3) 2,26х3 4- 7,01ха — 8,825х— 4,86 =0; 4) 1,21х3 + 7,20ха + 7,20х — 8,54 =0; 5) 0,17х3 — 0,531х2 — 0,512х+ 1,575 = 0; 6) 4,85х3 — 18,34ха 4-28,72х —17,46 =0.
XIX. СЧЕТНЫЕ ЛИНЕЙКИ С ДВОЙНЫМИ ЛОГАРИФМИЧЕСКИМИ ШКАЛАМИ § 52. В последнее время все большее распространение получают счетные линейки с двойными логарифмическими шкалами, дающие возможность вести вычисления с натуральными логарифмами (лога¬ рифмами по основанию е), вычислять значения показательной функ¬ ции ех, решать логарифмические и показательные уравнения и легко вычислять степени с дробными показателями. Расчеты такого рода часто встречаются в термодинамике, радиотехнике, электротехнике, гидравлике и других инженерных дисциплинах. Их можно выпол¬ нять и на обычной линейке, но на линейке с двойными логариф¬ мическими шкалами выполнять их гораздо проще. Счетная линейка с двойными логарифмическими шкалами была предложена в конце прошлого века и раньше часто называлась линейкой системы «Дуплекс». В этой книжке описывается счетная линейка «Кейфель и Эссер» с 20 шкалами. На некоторых линейках имеется меньшее количество шкал; в этом случае, сравнивая линейку с чертежами в книжке, легко установить, какие шкалы на ней отсутствуют. Выпускаемые теперь в СССР счетные линейки «Ленин¬ град» имеют все. описанные в книжке шкалы, кроме шкал ДДО и ЬЬОО. Шкалы линейки § 53. На лицевой стороне счетной линейки с двойными лога¬ рифмическими шкалами имеется 10 шкал (рис. VIII на стр. 136—137), обозначенных С, Я, СР, ИР, С/, С1Р, Ь, ЬЫ, ЬЬ2, ЬЬЗ. Шкалы С, С/, СР, С1Р нанесены на движке, остальные—на корпусе линейки. Шкалы С и О—обычные лога¬ рифмические шкалы, такие же, как шкалы С и й на обыкновен¬ ной логарифмической линейке. На этих шкалах выполняются все обычные вычисления. Шкала С1—обратная шкала, которая на обыкновенной линейке обозначалась буквой /? (буквы С! обозначают «С-Ьмегзе», т. е. «С-обратная»). Шкалы СР и йР представляют собой шкалы С и 2), сдвинутые на л, так что некоторому числу V на шкале С соответствует число пЫ на шкале СР\ то же самое
XIX. ДВОЙНЫЕ ЛОГАРИФМИЧЕСКИЕ ШКАЛЫ 133 справедливо относительно чисел на шкалах О и ОЕ. Очевидно, что на шкалах СЕ и ОЕ можно также выполнять все вычисления, как и на шкалах С и О. 193. Рассмотрите внимательно шкалы С и О, СЕ и ОЕ. Какое число стоит в начале и конце шкал СЕ и ОЕ? Против какого числа на шкале С стоит 1 на шкале СЕ? Есть ли какая-нибудь разница в делениях между черточками, отмеченными одними и теми же цифрами на шкалах С и СЕ или О и ОЕ? Шкала Ь в точности соответствует шкале Ь на обыкновенных линейках. Это — шкала логарифмов чисел шкалы И. Деления ее и способ ее употребления подробно описаны в §§ 34 и 35. Шкалы ЬЫ, ЬЬ2, ЬЬЗ—новые. Этих шкал на обыкновенной линейке нет и их надо изучить подробно. На рис. X (см. стр. 138—139) показана система делений этих шкал. Прежде всего заметим, что эти три шкалы являются продолжением одна другой: там, где кончается шкала ЬЫ, начинается шкала ЬЬ2, а там, где кончается шкала ЬЬ2, начинается шкала ЬЬЗ (рис. 105). | сикала | сикалальэ у ! шкала ьсг : 1,010 1,105 С =2,718 22026 Рис. 105. В начале шкалы ЬЫ (она расположена в верхней половине кор¬ пуса) стоит число 1,010; концу этой шкалы соответствует число 1,105. С этого же числа начинается шкала ЬЬ2 (внизу корпуса линейки), которая заканчивается числом е = 2,718 (основание натуральных логарифмов). Шкала ЬЬЗ начинается числом е и заканчивается числом 22 026. Мы начнем изучение шкал ЬЫ, ЬЬ2 и ЬЬЗ, кото¬ рые и являются двойными логарифмическими шкалами, с последней из них—шкалы ЬЬЗ. Шкала 1ЛЗ Шкала ЬЬЗ крайне неравномерна. Она состоит из 14 участков, разделенных по-разному. Участки эти таковы: 1-й участок — от е до 4; 8-й участок — от 100 до 200; 2-й — » 4 » 6; 9-й — » 200 » 500; 3-й — » 6 » 10; 10-й — » 500 » 1000; 4-й — » 10 » 15; 11-й > — » 1000 » 2000; 5-й — » 15 » 30; 12-й — » 2000 » 5000; 6-й — » 30 » 50; 13-й — » 5000 » 10000; 7-й — « 50 » 100; 14-й — » 10000 » 22026 (до конца). 194. Найдите все эти участки на линейке.
134 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР Запомнить, как разделены все эти участки, невозможно: их слишком много. Да это и не нужно, так как, имея некоторый навык в работе с линейкой, вы уже знаете, как следует разбираться в делениях новых шкал. Прежде всего надо посмотреть, чему соот¬ ветствуют в каждом промежутке деления первого разряда, соответствующие первой цифре числа; потом разобраться в деле¬ ниях второго разряда, соответствующих второй цифре числа; затем в делениях третьего разряда. На рис. X изображены деления первого разряда в каждом из промежутков. Эти деления таковы: * № участка Цена деления 1-го разряда № участка Цена деления 1-го разряда № участка Цена деления 1-го разряда 1 1 5 10 10 100 2 1 6 10 11 1 000 3 1 7 10 12 1000 4 10 8 100 13 1 000 9 100 14 10 000 195. Найдите все эти деления на линейке. 196. Установите бегунком на шкале ЬЬЗ такие числа: 10; 20; 50; 60; 90; 200; 400; 600; 800; 3000; 7000; 9000; 10 000; 20 000. Проверьте результаты по рис. X. Чтобы разобраться в делениях второго разряда, надо посмотреть, на сколько частей разделен промежуток между деле¬ ниями первого разряда в каждом из участков. Деления второго разряда имеются трех сортов. Деления I сорта делят каждый промежуток между делениями первого разряда на десять частей. Деления II сорта делят промежутки между делениями первого разряда на пять частей. Деления III сорта делят промежутки между делениями первого разряда только на две части В различных участках шкалы ЬЬЗ нанесены деления второго разряда разных сортов, а именно: № участка Какие нанесены деления 2-го разряда № участка Какие нанесены деления 2-го разряда 1—6 I сорта 11 I сорта 7 II сорта 12 II сорта 8—9 I сорта 13 III сорта 10 III сорта 14 I сорта
XIX. ДВОЙНЫЕ ЛОГАРИФМИЧЕСКИЕ ШКАЛЫ 135 197. Найдите все эти деления второго разряда на линейке. Помните, что вы сейчас изучаете деления в т о р о г о разряда, т. е. деления, соответствующие второй цифре числа. 198. Установите на шкале ЬЬЗ числа: 3,5; 4,5; 4,1; 3,8; 2,8; 5,9; 7,6; 9,1; 11; 18; 23; 37; 44; 120; 150; 190; 300; 400; 250; 450; 230; 370; 1500; 1700; 15000; 11000; 21000. 199. Установите на шкале ЬЬЗ следующие числа, помня, что они находятся в таких участках шкалы, где нет делений I сорта второго разряда: 56; 68; 72; 83; 57; 650; 850; 670; 830; 6500; 7500; 6300; 8600; 3200; 4600; 3700. Чтобы лучше разобраться в задаче, посмотрите еще раз рис. X. Деления третьего разряда нанесены лишь в начале шкалы ЬЬЗ'. в участках 1 и 4 нанесены деления II сорта, в участках 2 и 5—деления III сорта (рис. X). В остальных участках нанести их нельзя, так как они оказываются слишком мелкими. 200. Найдите эти деления третьего разряда на линейке. 201. Установите бегунком на шкале ЬЬЗ такие числа: 3,12; 3,88; 4,35; 5,85; 12,4; 14,8; 17,5; 23,5; 28,5; 3,77; 4,23; 5,67; 13,5; 14,1; 22,3. Помните, что на шкале ЬЬЗ для установки треть¬ ей цифры числа не существует делений I сорта. Рис. 106. Вы видите, что на шкале ЬЬЗ приходится устанавливать числа на глаз чаще, чем на других шкалах, с которыми вы имели дело до сих пор. Это происходит потому, что шкала охватывает очень большое количество чисел (от 2,718 до 22 026) и в силу этого очень сжата и очень неравномерна. Из-за этих же причин и разделена она более сложным образом, чем другие шкалы. При нанесении делений их приходится подбирать так, чтобы их было по возмож¬ ности больше (чтобы шкала была подробнее) и в то же время так, чтобы они не были чересчур мелкими. 202. Прочтите отмеченные черточками на рис. 106 числа шкалы ЬЬЗ. Шкала 112 Шкала ЬЬ2 нанесена непосредственно под шкалой ЬЬЗ и, как уже было сказано, является ее продолжением влево, охватывая числа от 1,1052 до 2,718. Она гораздо проще шкалы ЬЬЗ. На рис. X ее деления изображены в верхней половине рисунка. На этой
136 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР XIX. ДВОЙНЫЕ ЛОГАРИФМИЧЕСКИЕ ШКАЛЫ 137 Рис. IX.
ДЕЛЕНИЯ ШКАЛЫ 1X2 1 ’ 2'3 3 =г сс 3 2 1 4 I5]УЧАСТКИ 1 ■III ■IIII]II1II■■II■■■■■ 1||| СОРТ I 1ИИ1В11 1 1 1 1 1 II сорт 3 РАЗРЯД 111Я11111Н1П11№11111111111111111111И1М( 1 ■ ! । сорт 1 1 1 II Й2 РАЗРЯД ■ | СОРТ 11111111111111Ш^ 1 СОРТ 1 РАЗРЯД 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,81,92,02,1 2,3 2,5 2,7 е 2,2 2Л 2,6
9 110 111 1 3 11111111ШН111111Ш11 5 6 7 89 12 |13]141 УЧАСТКИ • >||| СОРТ 4-4-— з разряд ; [ и сорт I |ШС0РТ || ]|| СОРТ 2 РАЗРЯД Ир-™'7 | I сорт 1 РАЗРЯД 15 20 30 4050 100 200 5001000 200010000 ДЕЛЕНИЯ ШКАЛЫ ЬЬЗ 5000 20000 Рис. X.
РАЗРЯДЫ I I | | | < | 1 1*?*I < I I | I I I ’.Т| 1 I I I Н ЛП. 1111 <п?и|||||Г11<И|1и1|||11|1|11|1|1и!||||1||1|1|<У I I I < 1 I 1 • |'$Л I • ■ 1 I Г * 1 I 1 I 11 «1 I I И 111П ПIН1 ^и1||||Л|111 ЬкОО 1н^|||||||||||||||Н||||'ц(?||||ц||1||1|(11|||ни|в| 111111111* 1111|||7|*1|111|1^Ы|||1?1?1|1г1|(?1?>|||||Йп|||1|1|1^11Ы|1^1|||||^1|||11^|||||||1.1|||||||^|||||1|||Ы11|1|1|Л|| Ы »I Г^ннЬш 1 • 11111»> »в||111|[|?1Н1Иг! । *и1|М|1<
3 2 1 3 I 2 РАЗРЯДЫ ■1111 I 5 ] 6 .7; УЧАСТКИ I I I । III СОРТ _ и..--- । з РАЗРЯД I II сорт +- 1 и 1 II 1 1 — г ]-+--С0-₽Т РАЗРЯД I 1 | СОРТ ___| |||| | | I 11111111 ||||||| |||| I СОРТ 1 РАЗРЯД 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,05 0,01 0,001 0,0001 ДЕЛЕНИЯ ШКАЛЫ Ш)0 Риа XI.
142 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР шкале имеется только 5 участков, разделенных по-разному. Эти участки таковы: 1-й участок—от 1,1052 до 1,2; 2-й > — > 1,2 > 1,4; 3-й > — > 1,4 > 1,8; 4-й > — > 1,8 > 2,5; 5-й > — > 2,5 > е. Деления этой шкалы имеют следующую особенность: деления пер¬ вого разряда соответствуют второй цифре числа, так как первая цифра числа меняется в пределах шкалы лишь один раз. В левой части шкалы все числа начинаются с цифры 1 и лишь в правом конце шкалы стоят числа, начинающиеся с цифры 2. Очевидно, что деления второго разряда будут отвечать третьей цифре числа, а деления третьего разряда—чет¬ вертой цифре. Деления первого разряда идут вдоль всей шкалы через 0,1. Они отмечены числами: 1,2; 1,3; ...; 1,9; 2; 2,5. 203. Найдите деления первого разряда шкалы Ы.2 на линейке. 204. Установите бегунком на шкале Ы.2 числа: 1,2; 1,4; 1,7; 2,0; 2,3; 2,7. Каждое деление первого разряда до 2,5 разделено на 10 частей штрихами, имеющими длину, несколько большую, чем остальные. Пятые штрихи, отмечающие половины делений первого разряда, еще длиннее. В начале шкалы эти штрихи отмечены числами 1,15; 1,25; 1,35. Кроме того, в самом начале шкалы отмечен штрих 1,11 (чтобы легче запомнить, с какого числа начинается шкала). Следует помнить при этом, что началу шкалы Ы.2 соответствует число 1,1052, а не 1,11. Число же 1,11 стоит на шкале правее. Конец шкалы Ы2 от штриха 2,5 до штриха е = 2,718 разделен иначе. Здесь каждый промежуток между делениями первого раз¬ ряда разделен на 5 частей. Таким образом, в этой части шкалы мы имеем деления второго разряда II сорта. 205. Найдите эти деления на линейке. 206. Установите на шкале Ы2‘. 1,15; 1,13; 1,18; 1,24; 1,27; 1,35; 1,31; 1,36; 1,47; 1,52; 1,68; 1,92; 2,14; 2,47; 2,52; 2,66. От начала шкалы Ы.2 до штриха 1,8 (т. е. в первых трех уча¬ стках) имеются еще деления третьего разряда. В первом участке (до штриха 1,2) они—I сорта, т. е. делят промежуток между делениями второго разряда на 10 частей; во втором участке (от 1,2 до 1,4) эти деления—II сорта (делят на 5 частей); в третьем участке (от 1,4 до 1,8) они III сорта (деление на 2 части). Дальше 1,8 делений третьего разряда нет. 207. Найдите эти деления на линейке. 208. Установите на шкале Ы.2 такие числа: 1,113; 1,167; 1,268; 1,396; 1,575; 1,785; 1,227; 1,343; 1,502; 1,935.
XIX. ДВОЙНЫЕ ЛОГАРИФМИЧЕСКИЕ ШКАЛЫ 143 209. Прочтите отмеченные черточками на рис. 107 числа шкалы ЬЬ2. ]Ш1]ПфИ1|I11 р 1[»[1р|1 |>|1|Г|1|1|1|1|1|1рр|1|1|1|Г|1|^1|Г|1|1|1|Г11]1^«П|Г 111 ]П 11|Н11^111Ц1Н1|Н| 1|1П1| Рис. 107. 412 Шкала Шкала ЬЫ помещена в верхней части корпуса линейки с лицевой ее стороны. Она охватывает числа от 1,0100 до 1,1052 и является продолжением шкалы ЬЬ2 влево (см. рис. 105). Деления ее очень просты: она разделена в точности по тому же принципу, что и основная шкала линейки—шкала* Д. Вдоль всей шкалы идут деления первого разряда, соответствующие 0,01. Эти деления отмечены числами 1,01; 1,02; ...; 1,09; 1,10. Каждый из проме¬ жутков между делениями первого разряда разделен на 10 частей делениями второго разряда. Деления третьего разряда имеются трех сортов; в промежутке от 1,01 до 1,02 они делят каждое деление второго разряда на 10 частей (деления I сорта); в промежутке от 1,02 до 1,05—на 5 частей (деления II сорта) и, наконец, от 1,05 до конца — на 2 части (деления III сорта). Таким образом, на шкале можно читать и устанавливать пятизначные числа, начинающиеся с цифр 1,0 или 1,1 и имеющие сверх того три цифры, соответствующие делениям первого, второго и третьего разрядов. 210. Рассмотрите внимательно шкалу ЬЫ и сами составьте 'схему делений этой шкалы, аналогичную тем, которые изображены на рис. X для шкал ЬЬ2 и ЬЬЗ. 211. Установите на шкале ЬЫ числа: 1,014; 1,016; 1,0173; 1,0198; 1,0238; 1,0346; 1,0427; 1,0565; 1,0635; 1,0832; 1,1033. 212. Прочтите отмеченные черточками на рис. 108 числа шкалы ил. На оборотной стороне линейки имеется также 10 шкал (рис. IX; см. стр. 136—137), обозначенных А, В, О, Л1, К, 8, Т, 8 & Т, иО, Ш)0. Шкалы В, 8, Т, 8 & Т нанесены на движке, остальные—на корпусе линейки. Шкалы А, В, Л, Л1, К, 8, Т, 8 & Т—те же самые, что и на обычных линейках. Они нам уже хорошо знакомы. Шкалы А и В—шкалы квадратов. Шкала Л— основная шкала, которая для удобства повторена на оборотной стороне линейки. Шкала Л!—обратная шкала по отношению к шкале Л (ее обозначение происходит от «Р-/поег$е», т. е.
144 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР «/^-обратная»). Шкала К—шкала кубов. Шкалы 5, 7, 5 & Т — тригонометрические шкалы (синусов, тангенсов, синусов и тангенсов малых углов)1). Новыми являются только шкалы ЬЬО и ЬЬОО, 1*^1 Р| • 111111(1(л 111)1111,1111111||!(|(111111,У|’$ц(I||П|!|||||ц||!|Н||нн!<^| 1|<1|1||||||и?н 11!I |н1||1|1|11|1|11|!||1||||||||И<1|П|1||1^?1Н||||Л Рис. 108. которые нам и придется изучить. Это опять двойные логарифми¬ ческие шкалы, но нанесенные в обратном направлении (справа налево, так же как обратная шкала /? на обычных линейках). Шкала ЬЬОО (рис. 109) идет от 0,000045 до 0,9048, а шкала ЬЬО, 0,999 искала ш искала нов ] 0,9048 0.00005 Рис. 109. являющаяся ее продолжением влево, идет от 0,9048 до 0,9990. Цифры на этих шкалах — красные, так же как и на обратной шкале, чтобы вычислитель помнил, что на этих шкалах числа, кото¬ рые меньше, стоят правее, в отличие от обычного расположения. Шкала ЬЬОО Шкала ЬЬОО очень неравномерна в своей правой части. Она состоит из 7 участков, разделенных по-разному. Эти участки таковы: 1-й участок — от 0,9048 до 0,8; 2-й » — » 0,8 0,1; 3-й » — » 0,1 > 0,05; 4-й > — > 0,05 » 0,01; 5-й » — » 0,01 » 0,001; 6-й » —» 0,001 > 0,0001; 7-й > — » 0,0001 » 0,000045. *) На тригонометрических шкалах имеется лишь одно новшество: на них :азаны красной краской в градусах величины углов, дополнительных до 90°. 'о удобно при тригонометрических вычислениях.
XIX. ДВОЙНЫЕ ЛОГАРИФМИЧЕСКИЕ ШКАЛЫ 145 Деления первого разряда в этих участках разные. Цена делений первого разряда такова: № участка Цена деления 1-го разряда № участка Цена деления 1-го разряда 1—2 0,1 6 0,0001 5 0,01 0,001 7 0,00001 213. Найдите все эти участки на линейке. 214. Установите бегунком на шкале ЬЬОО следующие числа: 0,8; 0,4; 0,2; 0,1; 0,05; 0,06; 0,09; 0,01; 0,03; 0,001; 0,006; 0,0001; 0,0007; 0,00008; 0,00005. Каждый промежуток между делениями первого разряда в уча¬ стках № 1 и № 2 разделен на 10 частей делениями второго разряда. Это деления I сорта. В участке № 4 промежутки между делениями первого разряда разделены на 5 частей. Здесь нанесены деления второго разряда II сорта. Наконец, в участках № 3, 5, 6 промежутки разделены лишь на 2 части; здесь нанесены деления второго разряда III сорта. В участке № 7 делений второго раз¬ ряда уже нет. Деления третьего разряда имеются только в участке № 1, где каждый промежуток между делениями второго разряда разделен на 5 частей (деления третьего разряда II сорта) и в участке № 2, где промежутки разделены на 2 части (деления третьего разряда III сорта). 215. Найдите все эти деления на линейке. 216. Установите на шкале ЬЬОО такие числа: 0,836; 0,864; 0,735; 0,265; 0,140; 0,065; 0,032; 0,0065; 0,0085; 0,00025; 0,00090. ЬЬОО 1п1инНи|||н|1||||1||1||||п1|11|||11|1т|1нХ 111(I (1111ИI1(11 Рис. 110. 217. Прочтите отмеченные черточками на рис. 110 числа шка¬ лы ЬЬОО. • Помните, что шкала ЬЬОО идет справа налево! На ней число 0,836 стоит левее числа 0,800. 6 Д. Ю. Панов
146 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР Шкала ЫО Шкала ЬЬО гораздо проще шкалы ЬЬОО. Она состоит всего из двух участков (рис. XI, см. стр. 140—141). Участок № 1 идет от 0,999 до 0,990, а участок № 2—от 0,990 до 0,9048. В участке № 1 деления первого разряда идут через 0,001, а в участке № 2 — через 0,01. Деления второго разряда в обоих участках очень просты, они делят промежуток между делениями первого разряда на 10 частей (деления I сорта). Так же как и в случае шкал ЬЬ2 и Ш, на шкале ЬЬО деления первого разряда соответствуют не первой цифре числа, а второй в участке № 2 и даже третьей в участке № 1. По этой причине на шкале нет делений треть¬ его разряда; и без них уже можно получить четырех- и пяти¬ значные числа, а большая точность все равно не нужна, поскольку при других вычислениях мы ее не получим. 218. Найдите все указанные деления на линейке. 219. Установите бегунком на шкале ЬЬО следующие числа: 0,9986; 0,9959; 0,9937; 0,986; 0,953; 0,918; 0,907. 220. Прочтите отмеченные черточками на рис. 111 числа шка¬ лы ььо. ЬкО9?9 । । । । | । । । |?||||!||11?|||||||||?ц 1111111Г1।1111 и ,111 н1и н1ни1п||1|| ц1т|!ш|1ник> । । I I I | I I 1*Т| I । । I I I I р7| II111II |вГ|1!|Н|Гр11(1|11’|1|1(||ц|?П||| Рис. 111. • Шкала ЬЬО, так же как и шкала ЬЬ009 идет справа налево. Не забывайте об этом! • На всех двойных логарифмических шкалах ЬЬЗ, ЬЬ2, ЬЫ, ЬЬОО, ььо числа имеют только те значения, которые указаны на этих шкалах. Их нельзя считать больше или меньше в 10л раз, подобно тому, как это делалось для шкал А, В, С, О. Простейшие вычисления с двойными логарифмическими шкалами § 54. При выполнении вычислений с двойными логарифмиче¬ скими шкалами следует иметь в виду, что шкалы ЬЬЗ, ЬЬ2, ЬЫ связаны со шкалой Ь, а шкалы ЬЬОО и ЬЬО—со шкалой А. Связь эта такова: на шкалах ЬЬЗ, ЬЬ2 и ЬЫ стоят значения показа¬ тельной функции ех, если значения х брать на шкале О. На шкалах ЬЬОО и ЬЬО стоят значения функции е~х, если значениях брать на шкале А. На рис. 112 показано, каким интервалам значений х на шкале О отвечают значения функции ех
XIX. ДВОЙНЫЕ ЛОГАРИФМИЧЕСКИЕ ШКАЛЫ 147 на шкалах ЬЬЗ, ЬЬ2 и ЬЫ. На рис. 113 то же самое сделано для функции е~х, когда х берется на шкале А, а значения е~х на шкалах ЬЬОО и ЬЬО. Рассматривая эти рисунки, мы видим, 1,010 1,105 Е,718 22026 в* | шкала ьы шкалаььг | шкала из | 0,01 0.1 1 Ш х шкала I) Рнс. 112. что шкалы ЬЬЗ, ЬЬ2 и ЬЫ в совокупности дают нам значения функции 6х для значений х от 0,01 до 10, а шкалы ЬЬОО и ЬЬО дают значения е~х для значений х от 0,001 до 10. Это последнее обстоятельство можно выразить еще и так: шкалы ЬЬОО и ЬЬО 0,999 0,9048 0000045 е* | шкала ььо | шкала ььоо | 0.001 0,01 . 0.1 1 10 X шкала А Рис. из. дают значения той же самой функции ех, но для отрицательных значений х, лежащих в промежутке от х = — 0,001 до х = —10,0. Если стать на эту точку зрения, то двойные логарифмические шкалы дают значения показательной функции ех для значений от х = —10,0 до х= 4-10,0 (рис. 114). -10 (ььоо) -0.1 (ььо) 1 1 — -0.001! 0,01 (ьы) 0.1 (ььг) 1 (ььз) 10 । । । шкала А 1 шкала О 1 1 Рис. 114. Небольшой промежуток около нуля—от х =—0,001 до х = 4-0,01 (на рис. 114 он заштрихован) исключается, но в этом промежутке справедлива про¬ стая формула ех я 1+х, которая, как легко видеть, выполняется с точностью, достижимой на лииейке, и при х = -|-0,01, и при х=—0,001. В первом случае мы получаем значение в начале шкалы ЬЫ, т. е. ео.°1= 1,010= 1,0004-0,01, а во втором—значение в конце шкалы ЬЬО, которое будет равно е-о,оо1 = 0,999= 1,000 —0,001. Устанавливая соотношение между числами двойных логарифми¬ ческих шкал и числами шкал А и О, мы, очевидно, уже не можем считать числа шкал А и О произвольными. Так же как и в 6*
148 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР случае тригонометрических шкал, они будут лежать в определен¬ ных пределах. Эти пределы таковы: Числа шкалы О лежат в пределах: для шкалы ЬЬЗ ~ от 1 до 10, для шкалы ЬЬ2~от 0,1 до 1, для шкалы ЬЫ ~ от 0,01 до 0,1. Числа шкалы А лежат в пределах: для шкалы ЬЬОО~ от 0,1 до 10, для шкалы ЬЬО ~ от 0,001 до 0,1. 221. Сообразите, почему пределы значений чисел шкалы А раз¬ нятся в сто раз, в то время как пределы значений чисел шкалы И—только в десять раз? Вспомните, как связаны между собой числа шкалы А и шкалы Р. Теперь, зная связь между шкалами Л и Л и двойными логариф¬ мическими шкалами, мы можем решать много новых задач, среди которых мы разберем в первую очередь: отыскание значений показательной функции и натуральных логарифмов, возведение чисел в дробные степени, решение показательных уравнений и вы¬ числение логарифмов по произвольному положительному осно¬ ванию. Деления иа двойных логарифмических шкалах нанесены следующим обра¬ зом: на этих шкалах длина I отрезка от начала шкалы до штриха, соответст¬ вующего числу равна = 1^—12 где т—модуль шкалы, а е = 2,718—основание натуральных логарифмов. На шкале О длина соответствующего отрезка будет равна т!§х, и получается, следовательно, что т 1§ х = т (1^ X—1§ ?), откуда 1 1 1е^ и Это можно записать также в виде \&Ьг = х\&е или Как найти значение показательной функции и натурального логарифма § 55. Как уже было сказано, шкалы ЬЬЗ, ЬЬ2, ЬЫ связаны со шкалой О. Если на шкале О установлено бегунком некоторое число х, то визирная линия покажет на одной из шкал ЬЬЗ, ЬЬ2 или ЬЫ значение е*. На какой именно из этих шкал окажется
XIX. ДВОЙНЫЕ ЛОГАРИФМИЧЕСКИЕ ШКАЛЫ 149 значение е*, будет зависеть от того, в каких пределах заклю¬ чено число х. Если оно заключено между 1 и 10, то значением* надо читать на шкале ЬЬЗ. если между 0,1 и 1,— на шкале ЬЬ2. если между 0,01 и 0,1,— на шкале ЬЫ. Если число х заключено между 0 и 0,01, то значение ек вычисляется с достаточной точно¬ стью по простой формуле ех= 1 4-х, и потому шкала показательной функции е* для х, меньших 0,01, на линейке не помещена. Пример 1. Вычислить е1’43. Поставим бегунок против числа 1,43 на шкале Р. Ответ будет на шкале ЬЬЗ. так как 1,43 0,0143 1,43 0Е СЕ 0 1 ’ ’» 1 Ь 7 Ь < * 1,0144 4,18 пи1я|{|||кн1|1и1|1п1|П|||ийт||||и1|1п1(1>|?|||1ц||Ь )^||цн^и|цн^|ни|||п|>|,цнн|| |Т||в||||||нн|нн|1<н^Н|{нфж^нН ПИ1 [<111р111|1П1|ПН|Ш1(1111|1И1рН1у Н I 11111111 н 11 1,154 _5 Рис. 115. лежит в интервале от 1 до 10. На шкале ЬЬЗ читаем че¬ тыре— один — восемь (рис. 115). Эти цифры дают вполне опре¬ деленное число 4,18, т а к как числа ш к а л ы ЬЬЗ лежат между 2,718 и 22026 (посмотрите рис. 112). Итак, е1’43 = 4,18. Пример 2. Вычислить е0Д43. При той же установке бегунка, что и в предыдущем примере, читаем ответ на шкале ЬЬ2. так как число 0,143 лежит между 0,1 и 1 (см. рис. 112). Читаем ответ: один — один — пять — четыре (рис. 115). Значит, еод43 = 1,154.
150 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР Пример 3. Вычислить ео,омз. Бегунок опять стоит в том же по¬ ложении (рис. 115). Но ответ теперь находится на шкале IX/, так как число 0,0143 лежит между 0,01 и 0,1 (рис. 112). На этой шкале читаем: один—ноль—один—четыре — четыре. Итак, е°>0НЗ= 1,0144. Соотношение шкал ЬЬЗ, ЬЬ2 и ЬЫ со шкалой О можно опи¬ сать еще иным способом. Можно считать, что шкала й всегда ЕЕ1 Рис. 116. О Ы.З 1X2 соответствует одному и тому же промежутку от 1 до 10, а на шкалах ЬЬЗ, ЬЬ2 и ЬЫ помещены разные функ¬ ции: на шкале ЬЬЗ—функция ех, на шкале ЬЬ2—функция е0Дх, на шкале ЬЫ—функция е°’01х (рис. 116). Это полезно иметь в виду, так как на некоторых линейках, например на немецких линейках сАристо» (Аг1з1о) и на чехословацких «Логарекс» (Ьо^агех), против соответствующих шкал стоят именно такие обозначения. Проделаем еще один пример. Пример 4. Найти е* для х = 0,585. Решение. Способ 1. Число х лежит в промежутке от 0,1 до 1. Этому промежутку соответствует шкала ЬЬ2 (рис. 112). Устанав¬ ливаем бегунок против 0,585 на шкале и читаем на шкале ЬЬ2\ один — семь—девять—пять (рис. 117). Способ 2. Считаем шкалу О соответствующей основному про¬ межутку от 1 до 10. Штрих пять—восемь—пять на этой шкале означает, следовательно, число 5,85. Нам дано число 0,585=» =0,1-5,85. Значит, ответ надо искать на шкале, где помещены значения функции е0Дх. Это—шкала ЬЬ2. Установка бегунка и ре¬ зультат, конечно, тот же, что и при способе 1. Ответ: еМ8*= 1,795. 222. Найти е1»26; е2»88; е8»02; е4’бБ; е6»06; е8’9Б; е9»8. 223. Найти е0’167, е0,193* е0*292, е°*384, е0*496, е°’в1Б’ е°»8, е0>98Ь. 224. Найти е0»0103; е°’0Б4; е0*098.
XIX. ДВОЙНЫЕ ЛОГАРИФМИЧЕСКИЕ ШКАЛЫ 151 0,585 П(!н111|11Иц1»ЬиХ111|1111|Ц(1111|1н1(|1П1|!|Ыш|{я»|1нП^1Г1Г|111!»1н!11«Ь|||!п:11в  ■И11ви11шк^| IИ 111|<||||||||||^|| |||Ы|||1|||||||?|||||Ы|к| ||||||||||||||||||[|||||||||||||| *<у1Ч|РР|'|Ч|М1|^||Ч |||НЧЧ>^ I ? и ||| 11 и 11 щ! । не 1п|]1|П||||^ и । Л< 11*11111^11 11x1 11М 1,795 Рис. 117. 77777777777777Г77777777777ЛР7777777777777777777777777777П777777777777Г в ЬЬЗ 3 Рис. 118. 0,270 3,78 |ГГ|1н1|1нп1|(м1|Г||1|| |||||||Ьи1?|||1|||||||||||||||1||||1нн1п1||и||||| ||жЬ|||ЬшЬ|||1ш|!||ц!| ||ии1ш|1ш||||||1|||||||||||||| и 11111 > '|ц1рр|||Ф|Ч^|фН|Ч1 ч>|||^ш|||Т|Цчч>|и |11||11П|НПр»|р»ЖИН|| П|1П1|1ГН|1||1|||||||||Т$Ш ШГ 1,31 43,8 Рис. 119.
152 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР § 56. Если числу у на шкале О соответствует на одной из двойных логарифмических шкал число л' = ^, то, очевидно, что число у является натуральным логарифмом числа х (рис 118): у = 1пх. Пример 1. Числу 3,78 на шкале О соответствует на шкале ЬЬЗ число 43,8 (рис. 119). Это означает, что е3>78=.43,8 и одновременно, что 1п 43,8 = 3,78. Пример 2. Найти 1п 1,31. Ставим бегунок против 1,31 на шкале ЬЬ2 (заметим, что из всех трех шкал ЬЛЗ, ЬЬ2 и ЬЫ только на шкале ЬЬ2 имеется число 1,31) и читаем на шкале О ответ: два — семь — ноль (рис. 119). Так как в данном случае шкала Г) связана со шкалой ЬЬ2, то надо считать, что наш ответ находится в промежутке от 0,1 до 1, т. е. 1п 1,31 =0,270. • При вычислении натуральных логарифмов обращайте внимание на то, какой из двойных логарифмических шкал вы пользуетесь, и помните, что для шкалы ЬЬЗ ответ будет заключен в промежутке от 1 до 10 для шкалы ЬЬ2—в промежутке от 0,1 до 1 и, нако¬ нец, для шкалы ЬЫ—в промежутке от 0,01 до 0,1. 225. Найти 1п 1,35; 1п 4,00; 1п2,03; 1п 1,08; 1п 1,148; 1п 1,045; 1п50. 226. Решить уравнение е* = 5,9. § 57. Подобно тому как мы использовали шкалу О вместе со шкалами ЬЬЗ, ЬЬ2 и ЬЫ для вычисления значения функции ех, можно использовать шкалу А для вычисления значений функции е~* на шкалах ЬЬОО и ЬЬО. Пример 1. Найти г0<168. Мы берем значение х = 0,168 на шкале А. Соответствующее зна¬ чение функции е~* найдется на шкале ЬЬОО или ЬЬО. Так как значение х лежит между 0,1 и 10, то ответ должен быть на шкале ЬЬОО (посмотрите рис. 113). Мы ставим бегунок против 0,168 на шкале А и притом в ее левой половине, так как вся шкала охва¬ тывает промежуток от 0,1 до 10, а ее левая половина—промежуток от 0,1 до 1. На шкале ЬЬОО читаем ответ: восемь—четыре — пять (рис. 120). При этом мы учитываем, что шкала ЬЬОО—это шкала с красными цифрами, идущая справа налево. Итак, е-о.168 = о,845.
XIX. ДВОЙНЫЕ ЛОГАРИФМИЧЕСКИЕ ШКАЛЫ 153 Пример 2. Найти е-0*022. Значение х лежит в промежутке от 0,001 до 0,1, притом в пра¬ вой половине этого промежутка, так как левая половина идет от 0,001 до 0,01, а правая от 0,01 до 0,1 (рис. 113). Ответ надо искать 0,845 НО'9?9 । । । । | । 1-1*00 । 11| иЛппЬшки^Н А В Т ■1циР| I I 1 11 11 11 8 0 Р1 К •1 ’ ‘ '3 ' Ч >5 1 'б ' । | । | > 1111 |||||Ч»|^1|||111рр|||||Ч1^1 Ш|П11|<||ци1 0468 Рис. 120. 0,9782 ало . .М|и||||.;4/11А}.у1||Н1р1||ч||1|у^р||11||1/1 11|1I1111III11 Г1|||I |||11 I||1 I I 1| I I II | I I1 | I I ! 1^11|1|111||1111|ИИ|<111|< 1 I 1 I ’ 11 Р |1РРР1 ||| 11:|IIН^11Н|Н|1^111 >>,^|||(^||||| 0,022 Рис. 121. на шкале 1.1.0. Устанавливаем бегунок против штриха два—два в правой половине шкалы А и на шкале Ш.0 читаем ответ: де¬ вять—семь — восемь—два (рис. 121). Получаем е-о.ог2 = 0,9782.
154 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР Так же как и при отыскании значений функции е*, можно счи¬ тать, что числа шкалы А лежат всегда в одном и том же промежутке от 0,1 до 10. Тогда шкала Ш)0 будет давать зна¬ чения функции е~х, а шкала ЫЛ)—значения функции е-о,о1х (рис. 122). 3 227. Проделайте на линейке примеры 1 и 2. 228. Найти е-0’1”; е-0-288; е-014*8; е-0’82; е-0'838; е-1-82; е-3-88; е-в,4; е-»>48. 229. Найти ^-0»0018- 0-0,0044* ^-0,018* ^-0,0265* 0-0,072. Вычисления с показательными функциями и натуральными логарифмами поставив 1 шкалы С против 1,8 на шкале Л. Затем надо поставить бегунок против 2,16 шкалы С, но ответ читать не на шкале Л, а на одной из шкалЛХ. В нашем случае—на шкале ЬЬЗ (рис. 123), так как 1,8-2,16 меньше 10 и больше единицы. Таким способом
XIX. ДВОЙНЫЕ ЛОГАРИФМИЧЕСКИЕ ШКАЛЫ 155 мы получим Р = е1,’2>1’ = 48,9. 230. Сообразите, как аналогичным образом вычислить выра¬ жения: 1)е"; 2) а1п&; 3) -Мпб. 231. 2.45 0,552 ^0,16*3,20- ^0,15*0,32* ^0,012*0,35- 3,Б • ^0,8Б • 3 2 1П 3 3. 232. Груз в кг поднимается при помощи каната, перекинутого через металлический цилиндр (рис. 124). Какую силу Р надо при¬ ложить для подъема этого груза с учетом трения каната о цилиндр? Рис. 124. Рис. 125. Коэффициент трения р = 0,4, угол охвата каната х = ^— 1,571 радиана. Указание. Необходимая для расчета формула дана в условии задачи 96. 233. При решении предыдущей задачи требовалось вычислить выражение вида е 2 . Можно ли вычислять при одной установке а-Ъ движка выражения вида е с и как это делать? 234. Луч света силы падает перпендикулярно на стеклянную пластинку толщиной $ = 2,65 см (рис. 125). Сила света /2 после прохождения через пластинку оказывается меньше в 2,5 раза. Вычислить коэффициент поглощения стекла • При решении задач с показательными функциями и логариф¬ мами надо очень внимательно следить за приблизительной величиной показателя степени функции ех и аргумента логарифма, чтобы не путать шкалы ЬЬЗ, ЬЬ2, ЬЬЬ
156 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР Возведение чисел в дробные степени, решение показательных уравнений и отыскание логарифмов при произвольном положительном основании § 59. Легко сообразить, что, имея двойные логарифмические шкалы, можно очень просто выполнять возведение чисел в любые степени. Вы уже вычисляли выражения вида е° ь. Но так как то аЬ = (е1п = а, и, значит, вычислять выражения вида аь ничуть не труднее, чем вычислять выражения вида еа,ъ. Пример 1. Вычислить З4. Ясно, что вычисление можно выполнить уже разобранным спо¬ собом, если написать 34 = (е1п3)4. Значит, надо найти 1пЗ, поставить против него начало шкалы С и против 4 на шкале С прочесть ответ на шкале ЬЬЗ. А чтобы найти 1пЗ, надо на шкале ЬЬЗ взять число 3. Тогда на шкале И против него будет стоять 1пЗ. В результате следует: поставить Рис. 126. начало шкалы С против 3 на шкале ЬЬЗ и против 4 на шкале С прочесть ответ на шкале ЬЬЗ. Это будет 81 (рис. 126). Итак, 34 = 81. Пример 2. Найти 3,321,8в. Ставим начало шкалы С на движке против 3,32 на шкале ЬЬЗ (рис. 127) и против 1,86 на шкале С читаем ответ опять на шкале ЬЬЗ: девять—тр и—-два. Учитывая, в каких пределах лежат числа шкалы ЬЬЗ, получаем ответ: 3,321,8б = 9,32.
XIX. ДВОЙНЫЕ ЛОГАРИФМИЧЕСКИЕ ШКАЛЫ 157 Пример 3. Найти 3,320,18в. Как и в предыдущем примере, начало шкалы С надо поста¬ вить против числа 3,32 на шкале ЬЬЗ и ответ искать против штриха один — восемь—шесть шкалы. Но теперь этот штрих шкалы С изображает число, в 10 раз меньшее, и потому ответ надо читать не на шкале ЬЬЗ, а на шкале ЬЬ2. Читаем: один — два — пять, и получаем, учитывая пределы для чисел шкалы 3,320,186 = 1,25. При решении примера 3 мы видели, что уменьшение показа¬ теля степени в 10 раз требует перехода со шкалы ЬЬЗ на шкалу ЬЬ2. Чтобы лучше это понять, можно представить себе шкалы ЬЫ, ЬЬ2, ЬЬЗ как единую шкалу показательной функции ех9 разрезанную на 3 части. Ей будет соответствовать шкала значе¬ ний х, получающаяся повторением шкалы И или шкалы С (рис. 128). Так как вы уже знаете, что переход по шкале С или И в соседний участок соответствует увеличению или уменьшению в 10 раз тех чисел, которым отвечают штрихи шкалы (см. § 5), то 0,01 ,0.1 1 10 । сикала С । сикала С । сикала С | I сикала 1Н | сикала^ 1 сик ала1ЬЗ I Рис. 128. это как раз и означает, что, уменьшая показатель х функции е* в 10 раз, т. е. переходя в соседний слева участок шкалы Р, мы должны и на единой шкале показательной функции е* перейти
158 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР в соседний слева участок, на шкалу 1X2. Это можно сформули¬ ровать еще и так: • Числа шкалы ЬЬЗ являются десятыми степенями чисел шкалы 1Л.2 и сотыми степенями чисел шкалы ЬЫ. Соотношение между числами шкал 1X3, ЛЛ2 и 1.1.1 изображено на рис. 129. 235. Найти 53; 5°”; 5°’03. 236. Найти 1,2510. Пример 4. Найти 1,33 и 1,3Б- при помощи двойных логариф¬ мических шкал. По-прежнему установим начало шкалы С против 1,3 на шкале ЛЛ2. Тогда против 2 на шкале С можно будет прочесть значение 1,33 = 1,69 на шкале 2x2 (рис. 130). Но если попытаться таким Рис. 130. же путем найти 1,3Б, то оказывается, что сделать этого нельзя, так как штрих 5 на шкале С выходит за пределы шкалы ЛЛ2 (рис. 130, а). Это и понятно: ответ должен получиться уже на
XIX. ДВОЙНЫЕ ЛОГАРИФМИЧЕСКИЕ ШКАЛЫ 159 продолжении шкалы 1X2 вправо, т. е. на шкале 1X3. Чтобы найти этот ответ, надо поставить против 1,3 на шкале ЬЬ2 не начало, а конец шкалы С и против числа 5 этой шкалы прочесть ответ 3,71 на шкале ЬЬЗ (рис. 130, б). 237. Проделайте это на линейке. 238. Найти 4,544; 2,50е; 2.824’1-6; 3,218>«. 239. Найти 1,04128. Указание. Сначала найдите 1,041,28, затем сообразите, где надо читать ответ для заданной задачи. 240. Найти 1,14Б; 1,25е’32; 86°’333; 1,812е; 63°’843; 27°’333; 47е”8; 1,177е’2, 1,1013’2. 241. Найти 1/7412. Указание. ^/7412 = 7412/8 = 741°«*. 242. Найти ^906; %/ТТ. Для того чтобы уверенно определять порядок результата при возведении чисел в дробные степени, полезно ориентировочно прикидывать, в каких пределах он должен заключаться. Это дает возможность легко решать вопрос и о выборе той шкалы, на ко¬ торой следует читать ответ. Пример 5. Найти 8,73х’724. Решение. Чтобы установить, в каких пределах будет за¬ ключен результат, сначала округлим и основание и показатель, уменьшая их, а затем увеличивая. Очевидно, можно написать 8,00х’000 < 8,73х’724 < 9,ОО2’000 или 8 < 8,73х’724 <81. Так как все числа между 2,718 и 22000 лежат на шкале ЬЬЗ, результат надо искать на этой шкале. Ставим начало шкалы С против 8,73 на шкале ЬЬЗ и читаем ответ на этой же шкале против 1,724 шкалы С. Ответ: 8,73х,724 = 41,9. Пример 6. Найти 1,04 234. Решение. Число 1,04х лежит на шкале ЬЫ. Значит, число 1,0410 находится на шкале Е<Ь2, а число 1,04100 на шкале ЬЬЗ (см. рис. 129). Очевидно, 1,04100 < 1,04234 и, следовательно, ответ может находиться только на этой же шкале. Установив начало шкалы С против 1,04 на шкале ЬЫ, читаем ответ на шкале ЬЬЗ против штриха два—три — четыре шкалы С. Ответ: 1,04234 = 9680.
160 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР Пример 7. Найти 1550’287. Решение. Очевидно, 1550’1 < 155°’2”< 155х. Число 155 находится на шкале ИЗ, число 1550’1 — на шкале И2. Значит, ответ может находиться или на шкале 112 правее числа 1550,х, или на шкале ИЗ левее числа 155. Путем пробы убеждаемся, что надо ставить конец шкалы С против числа 155 шкалы ИЗ, и тогда ответ найдется в левой части шкалы ИЗ против числа 0,257 шкалы С. Ответ: 155° ’2*7 = 3,655. 243. Найти: а) 1,03х’81; 1,03х8’1; 1,03181; б) 1,0163м*; 1,016387’5; 1,016357$; в) 8,55х’8; 8,550’18, 8,550’018; г) 1,0432,в; 1,04326. Решение показательных уравнений на счетной линейке с двой¬ ными логарифмическими шкалами также просто. Пример 8. Решить уравнение 5х = 12. Решение. Установим начало шкалы С против 5 на шкале ИЗ. Тогда, как было показано выше, при возведении 5 в степени, показатели которых будут стоять на шкале С, мы будем получать результаты на шкале 113. Значит, надо найти на шкале ИЗ Рис. 131. результат, равный 12, и посмотреть, какому показателю х на шкале С он соответствует (рис. 131). Находим х= 1,544. Ответ: х= 1,544.
XIX. ДВОЙНЫЕ ЛОГАРИФМИЧЕСКИЕ ШКАЛЫ 161 Полученный результат можно представить еще и таким образом: по определению логарифма, если 5х =12, то х = 1о^512. Поэтому установка, изображенная на рис. 131, решает также задачу отыскания логарифма по произвольному по¬ ложительному основанию. 244. Решить уравнения 27х = 81; 4,02х = 8,4; 7,2х = 83,2. 245. Найти 1о§а32; 1о§7 100; 1о2зл 734. • При решении показательных уравнений необходимо внима¬ тельно следить за тем, на каких шкалах должны устанавливаться данные задачи и какой должен получиться порядок результата. Решая эти вопросы, следует поступать так же, как и при реше¬ нии задач на возведение чисел в произвольную степень. 246. Решить уравнение 32х = 4. Сообразите, какой штрих шкалы С—начальный или конечный — надо использовать. Определите порядок ответа. Проверьте реше¬ ние вычислением на бумаге, без линейки. 247. Решить уравнения 107х = 5,78; 12х = 7,137; 81х=10; 1,3Х = 7,2; 1,541х = 9,96. 248. Решить уравнение 2,66зх= 12. 1 249. Решить уравнение 2,37х+1 = 4,02. 250. Найти 1о§28,70; 1о215243,2. Пропорциональные вычисления с двойными логарифмическими шкалами § 60. Все, что было сказано о пропорциях, применимо и к вы¬ числениям с двойными логарифмическими шкалами. Пример 1. Найти х из уравнения а Ь 1п /V 1пх * Мы знаем, что если считать, что на шкалах ЬЬ стоят числа, то на шкалах С и И стоят их натуральные логарифмы. Рассмат¬ ривая, как обычно, прорезь между шкалой И и шкалой С как дробную черту и имея в виду пропорциональность стоящих друг против друга чисел шкал С н И при любом положении движка, можем, следовательно, утверждать, что, поставив а на шкале С против ЛА на шкале 1ЛЗ (или другой подходящей шкале IX), прочтем ответ на шкале 1X3 против Ь на шкале С (рис. 132).
162 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР 6.1 Пример 2. Вычислить 1,468’>32. Можно, конечно, сначала выполнить деление 5,1 на 0,32, . потом возвести в эту степень число 1,468. Но можно поступит) Рис. 132. 0,32 5,1 И|||||||||ц1г 11|1|1||!|Н|1|11|1Г|Ш1||1||||1г|1<1|11||||||1|Ы||||||1|||)|||||1?|и?|'IИ 111111»11111 »Ы| 111|| М| I I I I I » ( I >^|>|1р|г|1)>ррр^рррр|1рррргррр|<|'|4<р)ут< 1'1’1'I ЧЧ 1|11'|||1|,|||'||№'"^"”|'|||| 1 1 1 ■ |1>11|1111|1111|111^ I | | | ■р|1|'|'|||||^< । Ч|И11|Ч11|11Н|11^1|^^р| "ат А 1,468 455 Рис. 133. и иначе. Напишем: Ь,1 х = 1,4680>за. Логарифмируя, получим: 1П х 1 1ПХ — оТ321п 1,468, откуда 0,32 5,1 1п 1,468~ 1пх ’
XIX. ДВОЙНЫЕ ЛОГАРИФМИЧЕСКИЕ ШКАЛЫ 163 Мы можем непосредственно установить эту пропорцию на линейке по схеме, показанной на рис. 132. Устанавливаем 0,32 шкалы С против 1,468 шкалы Ц,2 (надо всегда помнить, какие числа соот¬ ветствуют каким шкалам!). Тогда против штриха пять—один шкалы С получится ответ. Он получился бы тоже на шкале И.2, если бы пять—один означало 0,51. Но так как нам дано число в 10 раз большее, то ответ надо читать на шкале ЬЬЗ (рис. 133). Он будет 455. Итак, 5.1 1,468’’32 =455. • Для вычисления выражений вида устанавливают число Ъ шкалы С против числа Ы одной из шкал Ы. и против числа а шкалы С читают ответ на соответствующей шкале ЬЬ. Чтобы легче запомнить это правило, помните, что надо ставить основание против знаменателя. Пример 3. Вычислить р/36,4. Полагаем 1 х=36,4“. Ставим число 3 шкалы С против 36,4 шкалы Н.З и против 1 шкалы С (т. е. ее начала) читаем на шкале ЬЬЗ ответ три — три—один. Итак, >/36Л = 3,31. 251. Сравните решение примера 3 с решением этой же задачи по способу § 59, полагая 1 36,4 3 =36,40’^. 252. Решите задачи 241 и 242 новым способом. 253. Решите при помощи пропорций пример 8 из § 59. 4,8 8,82 8,74 7,13 72 • 254. Найти 6,472»’; 3,82х»’1; 42,5е-71; 1,318 е»4; 148*43; 3431’-1; 72 4,86е»1. 255. Найти 1,0733^; 1,0733^; 1,0733*^. 256. При адиабатическом расширении газа, занимающего объем при абсолютной температуре Т1 и давлении р19 до нового состояния, характеризуемого давлением р2, объемом У2 и темпера¬ турой 7\, будут иметь место формулы: 1 х—1 \Р2/ ’ \Р2/ * 1 . где х—показатель адиабаты, равный для двухатомных газов 1,4. Вычислить отношения и если Р1/Р* = 7>$ и х = 1,4.
164 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР Пропорциональные вычисления можно вести, разумеется, и на шкалах 1ЛЛ) и ЬЬОО в соединении со шкалами А и В, 17 ,2 Пример 4. Вычислить х = 0,646-34. Ставим «основание» (в нашем случае 0,64) на шкале ЬЬОО про¬ тив «знаменателя» (у нас 6,34) на шкале В. При этом движок выходит влево. Число 6,34 мы ставим в левой части шкалы В, Рис. 134. так как в нашей задаче фигурирует еще число 17,2, для которого также нужно найти место на шкале В и которое мы будем ставить в правой части этой шкалы. Против этого числа читаем на шкале Ш)0 ответ: х~ 0,298 (рис. 134). • Не забывайте, что шкалы Ш) и Ш)0 идут справа налево. 3 14 0,56 5,6 257. Найти 0,4767 ; 0,500450; 0,2653’8 ; 0,2653>8. Вычисление некоторых специальных выражений на двойных логарифмических шкалах § 61. Используя двойные логарифмические шкалы совместно с другими шкалами линейки, можно вычислять целый ряд выраже¬ ний, встречающихся при решении тех или иных технических задач. Мы укажем некоторые из них; способы вычислять другие вы легко найдете сами по аналогии. Функция Обычно шкалы ЬЬО и ЬЬОО используются совместно со шка¬ лами А и В. Но можно использовать их также и совместно со шкалой Л, Легко сообразить, что тогда получится. Числа шкалы Дсуть квадраты чисел шкалы Л. Шкалы Ш)0 и Ш) дают значения функций е~х и е'°»01Х, если х берется на шкале А (см. рис. 122). Взяв хна шкале Ли установив против него
XIX. ДВОЙНЫЕ ЛОГАРИФМИЧЕСКИЕ ШКАЛЫ 165 2,4 Рис. 136. 0,952 II III I Н Г^11)1|11 |1лп1 .0.1 005* I 1|Ы Ы|||1 1Н||1прЛ^П1|» ши |1| >|||||1>>1Н1| 'Ннми^и II | И 11 |т 111111 |й 1111 л 111 1^ 1Н ||||||1||1г1г>11|1гн1||||1|<11? >и1|))>111))!' |Н|11|1|111|||||1|>111|ЛИ|1|| 1|Л11|1||||1||||||11|НН[1 ||'|||1|||||’|||Ч||'^1 I 1 |||1 1 1 । I I » 7,0 Рис. 137.
166 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР бегунок, мы получим на шкале А число г/ = 0,1ха (множитель 0,1 появится потому, что шкала О идет от 1 до 10, а шкала А—от 0,1 до Юк Значит, бегунок отметит на шкале ЬН)0 значение = , а на шкале ЬЬО—значение е”0»01^ = е"*0,001х1 (рис. 135). Пример 1. Найти е"0’1*2’*2. Ставим бегунок против 2,4 на шкале О (рис. 136). На шкале Ш)0 читаем ответ: 0,562. Пример 2. Вычислить значение функции Ф(х) = е“°’001*а при х = 7. Ставим бегунок против 7 на шкале О и на шкале ЛЛ0 читаем: девять—пять—два (рис. 137). Итак, Ф (7) = 0,952. Пример 3. Вычислить значение функции <р (х) = е“0,28х1 при х=1,29. Решение. Ставим начало шкалы В против числа 1,29 шкалы 7). На шкале А начало шкалы В отметит число (1,29)а. Ставим теперь бегунок против штриха два — шесть шкалы В. На шкале А мы прочтем тогда произведение 0,26 на (1,29)2 и на шкале ЬЬОО най¬ дем нужный ответ. Разберем только, в какой половине шкалы В 0,649 1,29 0,26 Рис. 138. надо брать штрих два—шесть. Очевидно, 1,29а>1, но, [как легко видеть по шкале А, в то же время 1,292 < 2. Число 0,26-1,29а будет, следовательно, ме н ьше 1, т. е. должно находиться в ле¬ вой половине шкалы Д, где стоят числа от 0,1 до 1. Но тогда, конечно, и штрих два—шесть надо брать в левой половине шкалы В. Выполнив установку, читаем на шкале результат: шесть — четыре—девять (рис. 138)м Ответ: <р (1,29) = 0,649.
XIX. ДВОЙНЫЕ ЛОГАРИФМИЧЕСКИЕ ШКАЛЫ 167 258. Проделайте пример 3 на линейке. Вычислите затем значе¬ ния функции ср (х) = е“0,26х2 при х=1,82; 2,62; 4,65. 259. Посмотрите, как решить задачу 258 другим способом. Будет ли он выгоднее? Указание, Выньте движок из линейки и вставьте его обратной стороной так, чтобы против шкалы Ь на той стороне линейки, где нанесены шкалы Ш) и ЬЬОО, оказалась шкала С. Поставьте 0,26 на шкале 4, а 1,29 на шкале С. 260. Вычислите значения функции (х) = е”2’6*2 при х= 1,29 их=1,84. В чем будет разница по сравнению с решением за¬ дачи 258? 261. Вероятность того, что отклонение среднего значения X величин хД/= 1, 2, ..., и) от их математического ожидания а удовлетворяет неравенству |Х-а|<2г/|, п ₽ = М. О.Х (А—а)2 1=1 будет больше, чем 1 — 2е_<\ Подсчитать нижнюю границу вероятности неравенства Функции еаБ1ПХ и еа^х Вы уже знаете, что шкала синусов и шкала тангенсов пред¬ ставляют собой как бы перевод шкалы С на «язык синусов» и «язык тангенсов» (см. § 39). Пользуясь этим обстоятельством, легко вычислять значения функции еая1пх и еа^х. Пример 1. Найти еа1п16°30' и е€г16°30*. Вынем движок из линейки и вставим его обратной стороной так, чтобы шкалы 5 и Т на движке были с той же стороны, где и шкалы 11/, 112 и ИЗ (рис. 139). Установив движок против 16°,5 (16°30') на шкале 5, прочтем ответ на шкале 112: один — три—два — восемь. Если установить бегунок против 16°,5 на шкале Т, то на шкале ЬЬ2 прочтем: один—три — четыре — четыре. Итак, еа1п 16°30' = 1,328, е€е 16°30'= 1,344. • Если на линейке бегунок двусторонний (т. е. визирные линии на нем имеются с обеих сторон и при установке бегунка указывают одно и то же деление на шкале О и с лицевой, и с оборотной стороны линейки), то вынимать движок не надо. Все можно сделать, оборачивая всю линейку целиком. • При использовании шкалы 5 и шкалы Т ответ всегда будет получаться на шкале ЕЕ2, так как синусы и тангенсы на шка¬ лах 8 и Т имеют значения от 0,1 до 1, которым и соответствует шкала ЬЬ2.
168 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР е5'п0’8=1,ои1 51П 16°30' 1<| 16 "30 л 1|||||||>|1|ш1||||1(111^1и1||111||||1|1||||<1|1|11|Ь|1|||||||11|1|111^11|1ип1|Н|1||1|1|1и1||||1||||!<1||1||1|11|11Ш1|111111|И||||||||||||| |1пп11 |||||||1||||^11||||||1пиЬ||1)11||||||1||1|1|11|1и||| |||1||1|11|1 Й|7ПЖн ш!। |п||(|(1и>|| 1|||||1|1|1н!||1|||||>?| 111111 ■ ■ I м 111| п IВ11И и п1п II ||11|1и1||||и Л, 1|1||||!|||||||п!ин!|||1 ии1| ||ци1н* <РР|ЧЧЧ-Ч^1ЬЧЧ»|||ЧЧЧ>| 1^1 ^||*|ПН|||||||||||И11|Ш1|ш>|и1]|а1|1а| | I 1’2 |^П||И|| 11 П | ИИ||111|1111]П^1 | I | I |1| ^||Пу||||||'|<|>^Ч|р1|^Н|1рИ н1 у н 11111111 и1111л111 и | п I ФI • |11 ч111111 81П 0?8 1,328 1,344 Рис. 139. 51* И 1Г Рис. 140.
XIX. ДВОЙНЫЕ ЛОГАРИФМИЧЕСКИЕ ШКАЛЫ 169 • Тригонометрические шкалы на новых линейках иногда нано¬ сятся с десятичным делением градусов, т. е, с делением гра¬ дуса на десятые и сотые доли, а не на минуты и секунды. Это надо учитывать. Пример 2. Найти е51п0°’8. Синусы и тангенсы углов, меньших 5°44', нанесены, как вы знаете, на шкале 5&7. Поэтому поставим бегунок на деление 0°,8 шкалы 8&Т. Ответ од ин — ноль — один — четыре—один про¬ чтем на шкале IX/ (рис. 139). • При использовании шкалы 8&Т ответ всегда будет полу¬ чаться на шкале ЬЫ, так как синусы и тангенсы на шкале 8 &Т имеют значения от 0,01 до 0,1, которым и соответствует шка¬ ла 262. Найти ея‘п13°21/’ е^15°42'- ^з1п 21°12'* е^27°6'‘ ея'п32°2'. 263*. Найти е3,п 1О*433; ^2°21'.’ Пример 3. Вычислить е1’28111110. Вставляем движок в линейку так же, как и при решении при¬ мера 1. Сдвигаем его так, чтобы начало шкалы 5 пришлось про¬ тив штриха один—два шкалы 0 (рис. 140). Ставим бегунок против штриха одиннадцать градусов шкалы 5. Тогда бе¬ гунок отметит на шкале И произведение 1,2-81п11°, а против него на шкале ЬЬ2 будет ответ: один—два — пять — семь. Итак, е1,2 3|п 11° = 1,257. • При решении подобных задач ответ может получаться не только на шкале ЬЬ2, но и на шкале ЬЬЗ и на шкале ЬЫ, Все теперь будет зависеть от величины множителя. Пример 4. Вычислить е4’б8,п30°. Против числа 4,6 шкалы И теперь надо ставить конец шкалы 5. Поставив бегунок против 30° шкалы 5, читаем ответ на шкале ИЗ, так как теперь показатель степени больше единицы (нам пришлось использовать конец шкалы 5). Получаем девять — девять — семь. Таким образом е4>6 з1п 30° = 9,97. 264 265 * * * * * * * 264. Вычислить е3’71е42°. 265. Вычислить е°’01н з1п 59°. Чтение за пределами шкал § 62. При вычислении могут встретиться случаи, когда резуль¬ тат получается больше или меньше тех чисел, которые нанесены на двойных логарифмических шкалах. В этих случаях надо пре¬ образовывать вычисляемое выражение и вычислять результат по частям. Дать какие-либо стандартные правила для этого трудно, нужно соображать, что будет лучше.
170 ВТОРОЙ КОНЦЕНТР Пример 1. Найти 245. Решение. Способ 1. Очевидно, 24^ = 243х242. Находим 243 = >= 13 820 и 242 = 576. Затем перемножаем и получаем 245 = 7 960 000. Способ 2. Очевидно, 245 = 65х4*. Находим 66 = 7780 и 45 = 1024. Перемножаем и получаем опять 7 960 000. Способ 3. Очевидно, 246 = 2,45х 105. Находим 2,4* = 79,6 и ум¬ ножаем на 100 000. Получаем 7 960 000. Ответ: 246 = 7,96-106. 266. Найти 8,56; 1243>2; 2,712«*.
ОТВЕТЫ к ЗАДАЧАМ 5. В промежутке от 2 до 3. 7. Они немного длиннее остальных. 12. Нет. Правильная установка такая, как на рис. 141. 13. Число 3,65 устанавливается посре¬ дине между черточками 3,64 и З.об. Примечание. Решая задачу 13, мы поставили бегунок посредине между черточками 3,64 и 3,66. Это не совсем —0,561101 =0,001192, а 1^3,66—1^3,65: =0,563481—0,562293=0,001188). 22. 1; 2; —1; 0; 3; 1; —2; 2. 24. 6,70. 25. 17,00. 26. 4,20; 0,0525; 84; 22,2. 27. 5,02; 10,14; 1,691; 15,85. 28. 2,62; 0,1774; 6,99. 29. 77,8 кг. I)/1! / } IН 111^11Н ] Н н^11П у I) Н \ \ 2 5 3 Л 2 2 4 5 3 л 10 9 8 7 6 |||пН||||1пт|||т1п1|||1п1||1|||ш 10,1 20,2 Рис. 141. верно, так как расстояние между чер¬ точкой 3,64 и 3,65 (если бы она была нанесена) должно быть несколько боль¬ ше, чем между 3,65 и 3,66 (подобно тому как расстояние от черточки 4 до черточки 5 больше, чем от черточки 5 до черточки 6), но разница эта на¬ столько мала, что практически ею впол¬ не можно пренебречь (в самом деле: еще для пятизначных логарифмов 1$ 3,65— 3,64 = 0,56229 — 0,56110 = =0,00119 и 1^3,66—1^3,65=0,56348 — —0,56229 = 0,00119, и только беря шестизначные логарифмы, мы обнару¬ живаем, что 3,65—1^ 3,64=0,562293— 30. 86,8 т. 31. Логарифм частного равен разности логарифмов делимого и делите¬ ля. 32. 1,36; 14,4. 33. Частное получится на шкале О против конечной черты движка. 34. 42; 0,5. 35. 0,1641; 6,65; 0,396; 32,22. 36. 2,5; 66,6; 18,85; 15,88. 37. 3 р. 74 к. 38. 2,08; 0,01964. 39. 0,784; 0,0001602. 40. *, = 1,977; х2 = 2,31; х,=4,36: х4 = 7,58.
172 ОТВЕТЫ К ЗАДАЧАМ 41. а! = 0,2195; а2 = 0,579; а3 = 0,812. 42. х1=17,50; х2 = 0,1942; х3 = 2,27; х =242. 43. 51 = 0,421; 53 — 0,0493; 53 = 0,000774; 5. = 8,50. 44.0=152,3; 6=19,61; Л4 = 38,4; # = 6,28-103. 45. Прочитанные на шкале А числа 4 и 9 суть квадраты чисел 2 и 3. 47. В промежутке от 1 до 2 —двум, в промежутке от 2 до 5—пяти; от 5 до 10 делений третьего разря¬ да нет вовсе. 52. 5,57; 0,245; 6,32-103; 1,357; 0,0110; 0,937; 11,36; 0,0000479. 53. 7,25; 0,797; 3,80; 0,266; 29,9; 0,01414; 10,4; 3,24. 54. 4,25; 0,000358; 0,268; 75,15. 55. 0,1626; 1,666; 0,473; 4,17. 57. 3,78. 58. 3,22. 59. 1193,7 м. 61. 253,4. 62. 20,42 м. 63. 132,7 м2. 64. 40,05 см. 65. 407 кг. 66. 12,8; 22,4; 33,6; 15,6; 48; 68. 67. 4,5; 6,76; 8,03; 73,7; 15,36; 37,4. 68. 1664; 1024; 74,7; 21,9; 1,547. 69. 3,10; 3,25; 3,46; 3,85; 5,50. 70. г = х2; и = х3; х=угх', х=у/и. X 2 71. — = сопз! -— = сопа1; У У У 72. Х! = 2,18; х2 = 3,41; х3 = 4,41. 73. «1 = 0,981; «2=1,067; а3=1,147; а4 = 1,199. 74. Х = 0,894; ц= 1,093; ч = 1,293. 75. 168 мм; 145 мм; 102,6 мм. 80. Новым; при этом способе не может быть такого случая, когда произ¬ ведение получается за пределами шкалы (и, следовательно, нужна переброска). 81. 1,778; 3,06; 0,353. 82. а) С обычным, б) с перевернутым, в) с обычным, г) в первом случае с перевернутым, во втором — с обычным. 83. 1,069; 1,221; 1,425; 1,71; 2,14; 2,85; 4,28. 84. 44%; 37,7%; 33%; 29,3%; 26,4%. 85. 45,6; 18,2; 11,4. 86. }/Ггу = соп81. 87. 4,04 м/сек; 2,76 м/сек; 1,61 м/сек; 0,769 м/сек; 0,558 м/сек. 88. 0,103 см; 0,0370 см; 0,00926 см; 0,0028 см. 89. «7:54,6; 43,2; 38,7; 34.4; 29,2. р:5,62; 8,00; 11,9; 19,0; 32,8; 64,0. 90. к = 0,00267. 91. 1344,6; 3,858. 92. 1,8162; 0,3874; 2,223. 93. 220,3; 9,27; 1,841; 91,2; 124,7; 0,1358; 0,04395. 94. 39,8; 1,698-104; 1,233; 118,8; 0,00457; 0,692. 95. 4,58; 0,0001455; 0,739; 1,515; 11,32; 4,95. 96. 4222 кг. 117. 0,588; 0,676; 0,279; 0,322. 118. 0,1515; 0,1019; 0,494; 0,0457; 0,0211. 119. Так как соз (90°—а) = 51П а, то вместо соз а ищут з(п (90°—а). 120. 0,284; 0,690; 0,920. 121. 14°47'; 42°4'; 7°49'; 11°7'; 71Ч9*; 1°30'26". 122. 16°42'; 43°50'; 9°30'; 2°2'; 4О8'41*; 89°5'51". 123. 0,326; 0,941. 124. 4,10. 125. 5 = 2,52; / = 3,38; Т = 76,4; а = 15,08. 126. 6 = 35,91; 6 = 5,60; 6 = 16,01; а = 9,32; 6=1,451; с= 1,819; с=6,20. 127. 6 = 200-16 1°30' = 5,24. 128. 1,732. 129. 1,192; 1,907; 9,13; 21,9. 130. От 1 до 10. 131. 3,08. 132. 16: I-213: 1.483; 1,816; 7,35; 15,00. с!§: 0,824; 0,675; 0,551; 0,1361; 0,0667. 133. 0,825; 0,0539; 2,56; 20,3. 134. Л =0,0885; 6 = 0,000332. 135. 1]3 = 0,36. 136. и=1,6. 138. а) 19°4'; б) 26°11'; в) 14°32’; г) 9°33'; д) 8°22'. 139. 23°12'; 12°32'; 43°2': 36с52‘. 141. Рг=1°42'13"; Рг = 2с33'23"; Р3=4°2'26"; Р4 = 8°40'; р5 = 11’25*; Р, = 16°34'. 142. х1 = 30°43'; х2=14°48'; х3=7°20'; х4 = 4°23'36"; х6=1°27'47". 143. а,= 160,5; а2 = 94,9; а, = 73,6; а4 = 52,4; а3 = 20,9. 144. х=16°2'.
ОТВЕТЫ К ЗАДАЧАМ 173 145. 59°2*. 146. 60’57". 147. А = 73’, 6=16,16, с=26,0; А =75°, 6=12,52, с= 15,33; А = 139°; 6 = 0,1168, с = 0,1979} Л = 165°, 6 = 35,7, с = 71,1. 148. С=35°, 6=190,9, с= 116,5; С=64°, 6 = 0,781, с=0,788; С = 23°; 6=18,9, с= 14,34, С=174°, 6 = 0,854, с= 1,462. 149. 1) В = 53’39', С = 106’21', с = 252,5; В = 126’21', С = 33’39', с = 145,8; 2) 5 = 27’24', С= 140’36', с= 13,03; 6=152’36', С= 15’24', с = 5,45; 3)6=90’, С = 70°, с = 50,3; 4) Решения не существует [против 0,15 читаем на шкале 5 6’4'; так как 0,15 > 0,06, то угол 6 должен равняться 173’56" (=180’ — 6’4'), но тогда А + + В > 180°]. 150. 1,494; 2,73; 3,84; 7,92. 151. 2,55; 5,76; 7,66. 152. 11,29; 38,2; 15,64. 153. 1,192; 1,907; 9,13; 21,9. 154. 8,14; 1,881; 1,483; 2,84. 155. 0,919; 0,605; 0,445; 0,347; 0,281; 0,231; 0,193; 0,162. 158. 60 = 22,1 м; СО = 34,2 л; 00=29,5 м. 160. Косеканс угла, отмеченного чер¬ точкой 5 на шкале 5. 162. 2,06-103 минут; 1,238-10* секунд. 163. 68',8=1’8',8; 602'= 10’2'; 3644' = 60°44'; 2857'=47’37'. 164. 619' = 10'19"; 282" = 4'42"; 1",073-10*. 165. 2’55' я 3°. 166. 1,005; 0,424; 0,1847. 167. 0,0467 ; 0,01676; 0,000714. 170. 0,001028; 0,00766; 0,00509; 0,00873. 171. 1,493-10е км. 172. 1) х= 1,909, у =1,387; 2) х = —5,98, у = 5,2; 3) х = — 6,04, у = —0,264; 4) х = —0,0994, у =1,312. 173. 1) <р = 71’37', /- = 4,1837; 2) <р= 117’22', / = 35,47; 3) <р= 183’6', / = 5,728; 4) <р = 324’38', / = 2,919. 174. 8,60г0.”1'; 3,98е2.01'; 1,836е4.2' = 1,836е-а,ов‘; 0,611е4.в^=0,611е-Мв'. 177. 1) 5,38; 2) 7,05; 3) 6,18; 4) 2,71; 5) 1,449; 6) 1,36. 178. 1) 2,31; 2) 0,812; 3) 2,18. 170 _ I $.5 1КК । 2,96 179. х+ —=15,5; х + -1—= —1,85, Л Л 193. В начале и в конце шкал СЕ н йЕ стоит число л. Никакой раз¬ ницы нет. Шкалы С и СЕ, Ъ и ОЕ разделены одинаково. 202. 2,96; 3,62; 4,45; 10,8; 12,6; 17 5; 22,0; 37,0; 53; 74; 120; 240; 370; 750; 2400; 3800. 209. 1,113; 1,159; 1,218; 1,316; 1,455; 1,63; 1,86; 2,10; 2,24. 212. 1,0103; 1,0138; 1,0182; 1,0238: 1,0294; 1,0436; 1,0625; 1,0835. 217. 0,872; 0,818; 0,765; 0,615; 0,525; 0,315; 0,235; 0,125; 0,044; о,032; 0,018; 0,0085; 0,00215. 220. 0,9989; 0,9984; 0,9973; 0,9963; 0,9954; 0,9906; 0,984; 0,971; 0,951; 0,946; 0,937. 221. Шкала А является шкалой квад¬ ратов чисел шкалы Р. Ясно, что изменению величины числа шкалы О в 10 раз будет соответствовать на шкале А изменение в 10а=Ю0 раз. 222. 3,525; 10,8; 20,5; 105; 424; 7,7Ы03; 14,8-103; 223. 1,1818; 1,2129; 1,339; 1,468; 1,640; 1,850; 2,226; 2,547. 224. 1,01035; 1,0555; 1,1030. 225. 0,300; 1,386; 0,708; 0,077; 0,138; 0,044; 3,912. 226. 1,775. 228. 0,8386; 0,752; 0,628; 0,440; 0,393; 0,198; 0,0287; 0,000225; 0,000079. 226. 0,9982; 0,9956; 0,9822; 0,9738; 0,9305. 230. 1) Поставить против числа а иа шкале Р число Ь на шкале С. Ответ читать на шкале ЛЛЗ (или 112, или ИЛ) против начального или конечного штриха шкалы С\ 2) поставить бегунок против чис¬ ла Ь на шкале ЬЬЗ (или ЬЬ2, или ЬЫ)\ начало (или конец) шкалы С поставить против визирной ли¬ нии бегунка. Ответ читать иа шкале Р против числа а шкалы С; 3) поставить бегунок против числа Ь на шкале 1ЛЗ (или ЛЛ2, или ЬЬ1)\ число а шкалы С по¬ ставить против визирной линии бегунка. Ответ читать на шкале О против начала (или конца) шкалы С.
174 ОТВЕТЫ К ЗАДАЧАМ 231. 121,5; 1,616; 1,0429; 2,014; 3,065; 3,821. лц 232. Р = е 2 Полагая ц = 0, 4, по¬ лучаем 1,88 (ответ на шкале ДХ2!). Таким образом, Р=1,88(?. 233. Можно. Надо обычным образом вычислить при одной установке а-Ъ движка выражение на шкалах С и й (см. § 17), но ответ читать не на шкале Р, а на шкале ЫЗ (или ЬЬ2, или IX/). 234. С=-4- 1п 2,5 = 0,346. 2,оэ 235. 125; 1,621; 1,0495. 236 9 31. 23& 425;’244; 73,9; 15440. 239. 135 (на шкале ЬЬЗ). 240. 1,925; 8,00; 4,41; 116,2; 32,9; 3,00; 18,0; 2,33; 1,362 (на шкале 1±2). 241. 14,06. 242. 5,49; 1,615. 243. а) 1,0550; 1,709; 210,9; б) 1,0974; 2,533; 10,900; в) 47,6; 1,472; 1,0393; г) 1,1154; 2,98. 244. х = 1,333; х= 1,530; х = 2,24. 245. 5,00; 2,366; 1,762. 246. Надо использовать конечный штрих шкалы С; х = 0,4=2/5. Оче¬ видно, 322/6 (|/32)’ = 22 = 4. 247. х = 0,375; х = 0,791; х=0>524; х = 7,53; х = 5,32. 248. х=0,848. 249. х = —0,379. 250. 3,12; 0,75. 254. 27,64; 19,97; 132,1; 1,361; 2,864; 21,60; 3,49. 255. 1,935; 1,0682; 736. 256. ^/^ = 4,22; 7'1/7'а= 1,778. 257. 0,7275; 0,9787; 0,822; 0,1413. 258. 0,415; 0,168; 0,0036. 259. Можно; новый способ выгоднее для решения задачи 258, так как все ответы получаются с его помощью при одной установке движка. 260. 0,0132 (читая ответы иа шкале 1100, внимательно следите за це¬ ной делений!); 0,000150. 261. Решение: 21 = 6; / = 3; — = 0,000123; 2е-*2 = 0,00025; 1-2е-^=0,99975. Ответ: 0,99975. 262. 1,260; 1,325; 1,436; 1,668; 1,702. 263. 1,02532; 1,04182. 264. 28,0 (на шкале 1±3). 265. 1,100 (на шкале 1ЛЛ). 266. 3,77-10?; 5- 10е; 2,47-10».
Дмитрий Юрьевич Панов СЧЕТНАЯ ЛИНЕЙКА М., 1978 г.» 176 стр. с илл. Редактор И. М, Овчинникова Техн, редактор Е. В. Морозова Корректор Я. Д. Дорохова ИБ № 2420 Печать с матриц. Подписано к печати 15.05.78. Т-08265. Бумага бОХЭО’/ц, тип. № 1. Литературная гарнитура. Высокая печать. Условн. печ. л. 11. Уч-изд. л. 11,15. Тираж 300 000 экз. Заказ Мг 2692, Цена кннгн 50 коп. Издательство «Наука» Главная редакция физико-математической литературы 117071, Москва, В-71, Ленинский проспект, 15 Ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени Первая Образцовая типография имени А. А. Жданова Союзполиграфпрома при Государственном комитете Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. Москва, М-54, Валовая, 28
ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКА» ГЛАВНАЯ РЕДАКЦИЯ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 117071, Москва, В-71, Ленинский проспект, 15 ГОТОВИТСЯ К ПЕЧАТИ В 1979 ГОДУ: Цыпкин А. Г. Справочник по математике для средней школы /Под ред. С. А. Степанова.— М.: Наука. Главная редакция физико- математической литературы. Цель справочника—дать достаточно полное и строгое изложе¬ ние разделов математики, входящих в новую программу средней школы. Кроме того, в нем изложены наиболее важные разделы элементарной математики, исключенные из принятой в настоящее время школьной программы, ио без знания которых возникают труд¬ ности при изучении классических разделов высшей математики (теории функций комплексной переменной, алгебры и т. д.). Справочник отличается логическим единством в изложении материала и, ввиду этого, может также служить в качестве пособия для повторения курса школьной математики. Предварительные заказы принимаются всеми магазинами Книго¬ торга и Академкниги.
Цена 43 коп.