Rhindin papyrus

Rhindin papyrus (Rhindin matemaattinen papyrus, RMP, usein myös Ahmesin papyrus tai Ahmosen papyrus), jolla on myös tunnisteet British Museum 10057 ja pBM 10058, on matemaattisia probleemoja sisältävä papyruskäärö, jota pidetään parhaana osoituksena muinaisten egyptiläisten matemaattisesta tietämyksestä. Se on nimetty skotlantilaisen antikvaari Henry Rhindin mukaan, joka vuonna 1858 hankki tämän papyruksen Egyptin Luxorista. Papyrusta pidetään yhtenä vanhimmista matemaattisista dokumenteista maailmassa.
Papyrus on ilmeisesti löydetty laittomissa kaivauksissa Ramesseumissa tai sen läheisyydessä, ja se on peräisin noin vuodelta 1650 eaa. tai noin vuodelta 1550 eaa. Sitä säilytetään British Museumissa, joka sai sen haltuunsa vuonna 1865 yhdessä Egyptiläisen matemaattisen nahkakäärön kanssa, jonka Henry Rind myös oli omistanut. Muutamat katkelmat papyruksesta löydettiin kuitenkin vuonna 1922 New Yorkiin päätyneiden lääketieteellisten tekstien kokoelmasta, ja niitä säilytetään nykyisin New Yorkin Brooklyn Museumissa, ja keskeltä 18 cm:n pituinen osa on kadonnut. Moskovan matemaattisen papyruksen ohella se on toinen tunnetuista egyptiläisistä matemaattisista papyruksista. Rhindin papyrus on laajempi, mutta Moskovan matemaattinen papyrus on sitä vanhempi.

Alkuperä

Rhindin matemaattinen papyrus on peräisin muinaisen Egyptin toiselta välikaudelta. Sen on kirjuri Ahmes (Ahmose) kopioinut vanhemmasta, 12. dynastian faarao Amenemhat III:n aikaisesta, nyttemmin kadonneesta tekstistä. Se on kirjoitettu hieraattisilla kirjoitusmerkeillä, se on 33 cm korkuinen ja koostuu useista osista, joiden yhteenlaskettu pituus on viisi metriä. Papyrusta alettiin tulkitta ja selvittää matemaattisesti 1800-luvun lopulla. Vielä vuonna 2008 sen matemaattinen tulkinta ei ollut kaikilta osin valmis. Dokumentti on päivätty hyksokuningas Apepi I:n 33. vuotena, mutta sen kääntöpuolella on erillinen osa, joka on päivätty 11. vuotena, todennäköisesti Apepin seuraajan Khamudin hallitsijakautta.
Rhindin papyrus osoittaa, että jo sen kirjoittamisen aikaan oli puhtaan aritmetiikan ohella alettu tutkia myös algebraa. Jo silloin pyrkimyksenä oli ratkaista matemaattisia ongelmia, jossa esiintyy tuntematon suure.

Sisältö ja sitä käsittelevät julkaisut

Rhindin papyrus on jaettu kolmeen lukuun. Siinä on kaikkiaan 84 matemaattista probleemaa. Kaikille niille esitetään myös ratkaisut, mutta läheskään kaikkien kohdalla ei selitetä, miten ratkaisuun on päädytty.
Papyruksen alussa Ahmes ilmoittaa sen sisältävän "tarkkoja laskuja asioiden tutkimiseksi ja tietoa kaikista asioista, mysteereistä ja salaisuuksista:" Hän jatkaa:
Tämä kirja kopioitiin vuonna 33 akhetin 4. kuukautena Ylä- ja Ala-Egyptin kuninkaan majesteetin Awserren hallitsijakaudella vanhasta kopiosta, joka oli tehty Ylä- ja Ala-Egyptin kuningas Nimaatren aikana. Kirjuri Ahmose kirjoittaa tämän kopion.
Rhindin papyruksesta on julkaistu useita kirjoja ja artikkeleita, joista muutamat ovat varsin merkittäviä. Rhindin papyruksen julkaisi englanniksi käännettynä ja kommenteilla varustettuna Thomas Eric Peet vuonna 1923. Chace julkaisi vuosina 1927–1929 käännöksen ja suppean yhteenvedon, joka sisälsi myös valokuvia papyruksesta. Myöhemmin yleiskatsauksen Rhindin papyruksesta ovat julkaisseet muun muassa Robins ja Shute vuonna 1987.

Ensimmäinen luku

Rhindin papyruksen ensimmäinen luku käsittää taulukoita, joihin myöhemmin viitataan, sekä 20 aritmeettista ja 20 algebrallista probleemaa. Probleemat alkavat yksinkertaisista murtolukulausekkeista, joiden jälkeen seuraa täydennysprobleemja (sekhem) ja lopulta lineaarisilla yhtälöillä ratkaistavia tehtäviä, joita egyptiläisten käsittelemässä muodossa sanotaan aha-probleemoiksi.

Probleemoja

Näiden taulukoiden jälkeen papyruksessa esitetään kaikkiaan 84 probleemaa, joista ensimmäiset 40 kuuluvat ensimmäiseen kirjaan ja ovat luonteeltaan algebrallisia.
Probleemat 1–6 käsittelevät leivänpalasten jakamista 10 miehen kesken, ja tulokset ilmoitetaan yksikkömurtolukujen summina. Probleemoissa 7–20 osoitetaan, miten lausekkeet 1 + 1/2 + 1/4 ja 1 + 2/3 + 1/3 kerrotaan eri murtoluvuilla.
Probleemat 21–23 ovat täydennysprobleemoja, jota nykyisin ratkaistaisiin yksinkertaisesti murtolukujen vähennyslaskulla. Kirjuri ratkaisi probleeman kertomalla sen kokonaisuudessaan nimittäjien pienimmällä yhteisellä jaettavalla, minkä jälkeen probleema oli helposti ratkaistavissa ja tulos muunnettiin takaisin murtolukumuotoon.
Probleemat 24–34 ovat niin sanottuja ‘’aha’’ -probleemoja. Nykyisin käsittein ilmaistuina ne ovat itse asiassa ensimmäisen asteen yhtälöitä, joissa yhtälöstä ratkaistava tuntematon suure ilmaistiin egyptin kielen sanalla ‘’aha’’, joka merkitsee kasaa tai kokonaisuutta. Esimerkiksi lause
Aha, se kokonaan, sen seitsemäs osa, tekee kaikkiaan 19.
merkitsi samaa, mikä nykyisin ilmaistaisiin yhtälöllä:
Probleemat 35–38 käsittelevät egyptiläisen tilavuusyksikön, hekatin jakamista murto-osiinsa. Probleemat 39 ja 40 käsittelevät viljasadon jakamista ja niissä käytetään aritmeettisia lukujonoja.

Toinen luku

Rhindin papyruksen toinen luku sisältää geometrisia probleemoja. Peet viittasi näihin probleemoihin nimittämällä niitä "mittausprobleemoiksi".

Pinta-alat

Probleemat 48–55 käsittelevät erilaisten alueiden pinta-alojen laskemista. Niistä tunnetuimmaksi on tullut probleema 48, joka käsittelee ympyrän pinta-alaa ja jonka on usein sanottu sisältävän yhden varhaisimmista tunnetuista π:n likiarvoista. Siinä ympyrän pinta-alaa, jonka likiarvona käytetään kahdeksankulmion pinta-alaa, verrataan sen ympäri piirretyn neliön pinta-alaan. Neliön jokainen sivu jaetaan kolmeen yhtä suureen osaan, minkä jälkeen tarkastellaan kahdeksankulmiota, joka saadaan, kun neliön jokaisesta nurkasta poistetaan tasakylkisen kolmion muotoinen alue. Jäljelle jäävä kahdeksankulmio on pinta-alaltaan likipitäen yhtä suuri kuin ympyrä. Tarkemmin sanottuna, jos alkuperäisen neliön sivu oli 9 pituusyksikköä, tämän kahdeksankulmion pinta-ala on: . Todetaan, että luku 63 on lähellä lukua 64 ja että . Alkuperäisen neliön pinta-ala sen sijaan oli  pituusyksikköä. Päättelyä jatketaan probleemassa 50, jossa päädytään siihen, että ympyrän pinta-ala on likipitäen yhtä suuri kuin sellaisen neliön pinta-ala, jonka sivu on kahdeksan yhdeksäsosaa ympyrän halkaisijasta. Jos ympyrän pinta-alalle olisi jo silloin tunnettu lauseke , tästä olisi saatu π:lle likiarvo , sen sijaan että nykyisin tunnettu likiarvo alkaa 3,14159.
On pitkälti onnellinen sattuma, että tällä kahdeksankulmaisella kuviolla, jonka pinta-ala on helppo laskea, saadaan ympyrän pinta-alalle näinkin hyvä likiarvo. Itse asiassa jos neliön sivu on a, on kyseisen kahdeksankulmion pinta-ala 7(a/3)², mistä π:lle saadaan likiarvo 28/9 = 3 1/9, mikä on kauempana oikeasta kuin Rhindin ilmoittama. Kun toisaalta luku 63 korvattiin luvulla 64, tästä saatu virhe vaikutti päinvastaiseen suuntaan ja paransi osaltaan saatua likiarvoa.
Muut probleemat käsittelevät suorakulmioiden, kolmioiden ja puolisuunnikkaiden pinta-alojen määrittämistä.