Pergeli Apollonius

Antik Yunan matematikçisi ve astronomu Pergeli Apollonius’un (MÖ ~240 – MÖ ~190), Perge’de doğmuş, İskenderiye’de yaşamış, konik kesitler (elips, parabol, hiperbol) üzerine çalışmalar yapmış önemli bir matematikçi ve astronomdur. Öklid ve Arşimet’in çalışmalarını daha ileriye taşımış, analitik geometrinin öncülerinden sayılır. Doğum ve ölüm tarihleri kesin olmamakla birlikte, MÖ 3. yüzyılın ikinci yarısı ile MÖ 2. yüzyılın başları arasında yaşadığı kabul edilir. Perge doğumlu olmakla birlikte İskenderiye’de eğitim görmüş, Bergama’da ve Efes’te de bulunmuştur. Zamanının entelektüel çevresine dahil olmuş, önemli matematikçilerle iletişimde bulunmuştur. Konik kesitlerle ilgili kavram ve terimleri bugünkü anlamlarıyla tanımlamış, koniklerin temel özelliklerini ortaya koymuştur. Bu çalışmalar daha sonra Kopernik, Kepler ve Newton gibi bilim insanlarının gezegenlerin yörüngelerini anlamasında temel oluşturmuştur. Çalışmalarının çoğu günümüze ulaşmamış; mevcut eserleri ve onlarla ilgili yorumlar aracılığıyla tanınmış olup, Orta Çağ’da Arapçaya çevrilerek Rönesans ve sonrasında yeniden keşfedilmiştir. 

Pergeli Apollonius, Öklid geometrisini benimseyerek onu daha ileri düzeylere götürmüştür. Teorik ve sentetik geometrici olarak, 19. yüzyıldaki Steiner'e kadar Apollonius'un bir eşine daha rastlanamaz. Konikler adı altında bugün bildiğimiz elips, çember, hiperbol ve parabol kesişimlerine ait problemlerin birçoğu Apollonius tarafından bulunmuştur. "Konika" eseri sekiz kitaptan oluşmuştur. Eserde konik kesitlerinin (bir koninin düzlemle kesişmesinden ortaya çıkan elips, parabol, hiperbol gibi eğriler) detaylı incelemeleri mevcuttur. Eserin ilk dört kitabı orijinal Yunanca, 5-7. kitaplar ise Arapçadan çevrilmiş; 8. kitabın durumu ise belirsizdir. Sekiz kitabından yalnızca ilk dördü, Apollonius'un orijinal metinlerinden geldiği konusunda güvenilir bir iddiaya sahiptir. 5-7. kitaplar Arapçadan Latinceye çevrilmiş olduğundan yoruma açıktır. Eserin orijinal Yunanca halinin ise kaybolduğu varsayılmaktadır.  Pergeli Apollonius bu eserinin, Edmond Halley tarafından Latince olarak "yeniden yapılanmış" bir versiyonu vardır ama ne kadarının Apollonius'a benzediğini bilmenin bir yolu yoktur. Eserler sonraki yıllarda (19. ve 20. yüzyılda) İngiliz bilim insanları Heath, Taliaferro ve Thomas tarafından İngilizce’ye çevrilmiş ve incelenmiştir. Apollonius’un eserleri bugün klasik matematik literatüründe önemli yer tutar.

Apollonios, antik dönemin en büyük matematikçilerinden biri olarak, özellikle konik eğriler üzerine yaptığı çalışmalarla “Büyük Geometri Ustası” unvanını kazanmıştır. Bu unvan, yalnızca onun eserlerinin kalitesi ve derinliğiyle değil, aynı zamanda onun ve Öklid gibi diğer büyük matematikçilerin çalışmalarını bir araya getirip koruyan Pappos’un katkıları sayesinde günümüze kadar ulaşabilmiştir. Pappos, Apollonios’un fikirlerini ve yöntemlerini sistematik bir biçimde derleyerek, antik matematiğin bu önemli hazinesinin sonraki nesillere aktarılmasını sağlamıştır.

Apollonios’un en çarpıcı başarılarından biri, konik eğriler (elips, parabol ve hiperbol) kavramını hem tanımlaması hem de bu eğrilerin özelliklerini matematiksel olarak incelemesidir. Bu kavramsal gelişme, yalnızca geometri alanında değil, matematiğin genelinde bir devrim niteliği taşır. Çünkü Apollonios, konik eğrileri soyut birer kavram olarak ortaya koymakla kalmamış, aynı zamanda bu eğrilerin doğasını detaylı bir şekilde analiz etmiş ve bunların temel özelliklerini sistematik biçimde ortaya koymuştur. Dahası, Apollonios’un dönemiyle kıyaslandığında, onun ortaya koyduğu bu soyut kavramları somutlaştıracak teknik araçların geliştirilmesi oldukça gecikmiştir. Öyle ki, konik eğrileri geometrik olarak çizmek için gerekli olan ve kavramların pratik olarak uygulanmasını mümkün kılan gelişmiş aletler ancak yaklaşık bin yıl sonra ortaya çıkabilmiştir. Bu durum, Apollonios’un teorik soyutlama gücünün ve matematiksel öngörüsünün kendi zamanının teknolojik ve teknik imkanlarının çok ötesinde olduğunu gösterir. Yani, o dönemdeki mevcut alet ve yöntemlerle bu eğrilerin tam anlamıyla çizilmesi veya uygulanması mümkün değildi; fakat Apollonios, böyle bir soyut yapıyı kavrayacak ve inceleyecek entelektüel birikime sahiptir. Bu bakımdan Apollonios’un çalışmaları, sadece kendi çağının değil, aynı zamanda matematik tarihinin önemli dönüm noktalarından biri olarak kabul edilir. Onun ortaya koyduğu kavramsal çerçeve, ilerleyen yüzyıllarda matematiksel düşüncenin gelişmesine öncülük etmiş ve daha sonraki matematikçiler için güçlü bir temel oluşturmuştur. Ayrıca, Apollonios’un eserleri, geometrinin gelişimiyle birlikte fizik, astronomi ve mühendislik gibi birçok alanda da uzun vadeli etkilere sebep olmuştur. 

Elipsin Analitik incelenmesi

Düzlemde sabit iki farklı noktaya  uzaklıkları toplamı sabit olan noktaların geometrik yerine elips denir. Sabit olan bu noktalara elipsin odakları denir. Herhangi bir noktanın, elipsin odaklarına uzaklıkları toplamı, elipsin asal eksen uzunluğu olarak tanımlanır. Elipsin odakları x ekseni üzerinde ise bu elips yatay elips olarak isimlendirilir. Eğer Elipsin odakları y ekseni üzerinde ise bu elips; düşey elips olarak isimlendirilir. 

Yatay elipsin bir köşesi olan y ekseni üzerindeki B noktasından odaklara birer doğru parçası çizilirse burada bir köşesi orijinde olan iki adet dik üçgen meydana gelir ve pisagor bağıntısı bu üçgenler için geçerli olur.

Gündelik Hayatta Hiperbol Biçimleri

Sabit iki noktaya olan uzaklıkları farkı sabit olan noktaların geometrik yerine hiperbol adı verilir. Bu sabit noktalara da hiperbolün odak noktaları denir. Hiperbol eğrileri gündelik hayatta özellikle tasarım ve mimaride sıklıkla karşımıza çıkan matematik kavramlarından biridir. Hiperbolik eğriler son zamanlarda yenilenmiş tasarımlarda ve mimari çizgilerde sıklıkla karşımıza çıkmaktadır.

Hiperbolün Analitik İncelenmesi

Sabit iki noktaya olan uzaklıkları farkı sabit olan noktaların geometrik yerine hiperbol adı verilir. Bu sabit noktalara da hiperbolün odak noktaları denir. Odakları birleştiren doğru parçasının tam orta noktasına hiperbolün merkezi denir. Hiperbolün odakları analitik düzlemde x ya da y ekseni üzerinde olabilir. Merkezi orijin olup odakları x ya da y ekseni üzerinde bulunan hiperbole merkezil hiperbol veya standart hiperbol adı verilir.

Elipsin alanı ve ispatı

Elips, sabit bir noktaya ve verilen bir doğruya uzaklıkları oranı birden küçük bir sayıya eşit olan noktalarının geometrik yeridir. Elipsin alanı integral yardımıyla alan hesabı uygulamalarından yararlanarak bulunabilir. Bunun için elipsin denkleminden yola çıkarak eksenler arasında kalan bölgelerin sınırlandığı bölgelerin uç noktalarını bularak integralle alan ispatı yapılabilir. Elipsin çevre formülünün ispatında olduğu gibi alan ispatında da integral bilgisi gerekmektedir.

Eksen uzunlukları asal eksen 2a ve yedek eksen 2b olan elipsin Alanı (elips) = π.a.b olduğunu elips denkleminden yola çıkarak ispatlayalım.

Elipsin çevresi ve ispatı

Bir koninin bir düzlem tarafından kesilmesi ile elde edilen düzlemsel, ikinci dereceden, kapalı eğridir.Elips, bir düzlemde verilen iki noktaya odak noktası (F1, F2) uzaklıkları toplamı sâbit olan noktaların geometrik yeridir; verilen bu iki noktaya F1 ve F2 noktaları elipsin odakları denir. Odaklarının arasındaki uzunluğa 2c dersek ortadaki nokta elipsin merkez noktasıdır. 

Elipsin x ekseni üzerinde kalan F1 ve F2 noktaları arasındaki uzaklığa orijine eşit olacak biçimde a+a=2a asal eksen, y ekseni üzerinde kalan aynı şekildeki b+b=2b uzunluğuna ise yedek ekseni denir. Aynı zamanda pisagor teoremi gereği burada oluşan dik üçgenden b² + c² = a² bağıntısı bulunur. b ve F1 ile merkez arasındaki doğru parçası, yani c dik kenarlar, a ise hipotenüs´dür.Elipsin 2a büyüklüğünde büyük (büyük ekseni) ve 2b büyüklüğünde küçük ekseni mevcuttur. Elips bunları çap kabul eden küçük ve büyük çemberleri arasında kalır.

Elipsin çevresi yerleşik bilgilere göre Π(a+b) şeklinde verilse de elipsin çevresi ve alanı integral yardımıyla en düzgün biçimde hesaplanır.