Теорема 20.1: Площадь прямоугольника
Суть теоремы: Площадь прямоугольника равна произведению длин его соседних сторон.
Доказательство для рациональных сторон:
- Пусть прямоугольник ABCD имеет стороны AB = a и BC = b.
- Если a и b — рациональные числа, их можно представить в виде обыкновенных дробей с одинаковым знаменателем:
- \[ a = \frac{p}{n} \]
- \[ b = \frac{q}{n} \]
- Где p, q, n — натуральные числа.
- Сторону AB делим на p равных частей, а сторону BC — на q равных частей.
- Проводим прямые через точки деления, параллельные сторонам.
- Прямоугольник оказывается разделённым на pq равных квадратов со стороной \[ \frac{1}{n} \].
- Площадь каждого такого квадрата равна \[ \left(\frac{1}{n}\right)^2 = \frac{1}{n^2} \].
- Общая площадь прямоугольника — это сумма площадей всех pq квадратов:
- \[ S = \underbrace{\frac{1}{n^2} + \frac{1}{n^2} + ... + \frac{1}{n^2}}_{pq \text{ слагаемых}} = pq \cdot \frac{1}{n^2} \]
- Подставляя значения a и b, получаем:
- \[ S = pq \cdot \frac{1}{n^2} = \frac{p}{n} \cdot \frac{q}{n} = a \cdot b \]
Иллюстрация (Рис. 209):
Рисунок показывает прямоугольник, разделённый на сетку квадратов. Длина стороны BC обозначена как q частей, где каждая часть равна \[ \frac{1}{n} \]. Длина стороны AB обозначена как p частей, где каждая часть также равна \[ \frac{1}{n} \]. Показан один малый квадрат со стороной \[ \frac{1}{n} \].
Примечание: Случай, когда одна из сторон является иррациональным числом, выходит за рамки данного рассмотрения.