Η παρούσα εργασία μελετά τη διδασκαλία της Γεωμετρίας στα σχολεία και τον τρόπο που παρουσιάζεται στα σχολικά εγχειρίδια του Δημοτικού και του Γυμνασίου σε σχέση με το πρόσφατο παρελθόν. Πιο συγκεκριμένα, αντικείμενο της εργασίας είναι ο τρόπος διδασκαλίας των πολυγώνων και πολυέδρων στις παραπάνω βαθμίδες και η ανάδειξη της σημασίας της συμμετρίας στα σχολικά εγχειρίδια. Μάλιστα, μέσα από την παρουσίαση ενός πειράματος με δύο μαθήτριες του Δημοτικού, σχετικά με τα κανονικά πολύγωνα, προτείνεται η μαιευτική μέθοδος ως κατάλληλος τρόπος διδασκαλίας, ιδιαίτερα μεταξύ λίγων συμμετεχόντων. Η εργασία αυτή χωρίζεται σε τέσσερα κεφάλαια. Το πρώτο κεφάλαιο αναφέρεται στη Γεωμετρία των αρχαίων χρόνων και τον τρόπο που αναδύθηκε, ιδιαίτερα κατά τη γεωμετρική εποχή. Συμπεριλαμβάνεται μία σύντομη αναφορά στα πολύγωνα και στα πολύεδρα με ορισμούς και σχετικά θεωρήματα από την εποχή πριν τον Ευκλείδη έως και σήμερα. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιλαμβάνεται η ιστορία της διδασκαλίας της Γεωμετρίας. Αναφέρονται τα αναλυτικά προγράμματα στην Ελλάδα τα οποία αφορούν στη διδασκαλία της Γεωμετρίας στο Δημοτικό και στο Γυμνάσιο, ιδιαίτερα όσο αφορά τους γεωμετρικούς μετασχηματισμούς και τα πολύγωνα, και τα πολύγωνα, και συγκρίνονται με τα αντίστοιχα προγράμματα της Αγγλίας και της Γαλλίας. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η έννοια της συμμετρίας και η ύπαρξή της στη φύση. Στη συνέχεια, περιγράφονται τα θέματα της συμμετρίας που διδάσκονται στις σχολικές τάξεις του Δημοτικού και του Γυμνασίου και τονίζεται η σημασία της εισαγωγής των γεωμετρικών μετασχηματισμών στις μικρές τάξεις. Στο τέταρτο και τελευταίο κεφάλαιο παρουσιάζεται μία έρευνα μικρής κλίμακας στην Ε΄ Δημοτικού που αφορά στους μετασχηματισμούς βασικών σχημάτων, συγκεκριμένα στα στοιχεία συμμετρίας του ισοπλεύρου τριγώνου, του κανονικού εξαγώνου και του κανονικού δεκάγωνου. Ακολουθεί η ανάλυση των απαντήσεων και του ρόλου της «μαιευτικής μεθόδου» που ακολουθήθηκε στην εκπαιδευτική διαδικασία. / This study examines the teaching of geometry in schools and the ways it is presented in textbooks of primary and secondary schools in comparison with the past years. More specifically, the object of study is the method of teaching polygons in the above mentioned classes and the importance of including symmetry in textbooks. Moreover, through the presentation of an experiment with two schoolgirls, about geometric transformations of regular polygons, the Socratic dialogue is proposed, which is relevant especially when it is applied with a few participants. The study is divided into four chapters. The first chapter deals with the origins of geometry in ancient times, mainly through art. It includes a brief reference with definitions and theorems about polygons and polyhedra, dated from Euclid’s era until today. The second chapter includes the history of education of Geometry. The Elementary School and High School curriculum concerning geometry in Greece is compared, in what concerns geometric transformations, with the curricula of England and France. In the third chapter the concept of symmetry and its existence in nature is discussed. Then, the issues of symmetry taught in classrooms of elementary and middle school are outlined, and the importance of the introduction of geometric transformations in small classes is emphasized. In the fourth and final chapter, a small scale experiment is presented, which concerns transformations of regular shapes (equilateral triangle, regular hexagon and regular decagon). The role of the “Socratic Method” in the educational process is discussed in the analysis of the dialogue.

Η παρούσα διπλωματική αναφέρεται σε ελλειπτικά προβλήματα συνοριακών συνθηκών σε κανονικά πολύγωνα, εστιάζοντας στην αρκετά γενική εξίσωση Helmholtz. Θα εφαρμοσθούν οι γνωστές υπολογιστικές μέθοδοι επίλυσης ελλειπτικών προβλημάτων (όπως η παρεμβολή με τμηματικά κυβικά πολυώνυμα) και θα αναπτυχθούν και μέθοδοι που προκύπτουν από νέες μαθηματικές αναλύσεις του προβλήματος. / In this work we deal with elliptic boundary value problems which are defined in regular polygons. The numerical results presented in the defence are derived using well established methods, such as the finite differemces and the 2d collocation, as well as a new method introduced recently which appears to yield nice results.

H διατριβή διερευνά προβλήματα αποδοτικής οργάνωσης χωροταξικών δεδομένων, προτείνει συγκεκριμένες δενδρικές δομές για τη διαχείρισή τους και, τέλος, δίνει παραδείγματα χρήσης τους σε ειδικές περιοχές εφαρμογών. Το πρώτο κεφάλαιο ασχολείται με το γεωμετρικό πρόβλημα της εύρεσης των ισo-προσανατολισμένων ορθογωνίων που περικλείουν ένα query αντικείμενο που μπορεί να είναι ένα ισο-προσανατολισμένο ορθογώνιο είτε σημείο ή κάθετο / οριζόντιο ευθύγραμμο τμήμα. Για την επίλυσή του προτείνεται μια πολυεπίπεδη δενδρική δομή που βελτιώνει τις πολυπλοκότητες των προηγούμενων καλύτερων λύσεων. Το δεύτερο κεφάλαιο εξετάζει το πρόβλημα της ανάκτησης σημείων σε πολύγωνα. H προτεινόμενη γεωμετρική δομή είναι επίσης πολυεπίπεδη και αποδοτική όταν το query πολύγωνο έχει συγκεκριμένες ιδιότητες. Το τρίτο κεφάλαιο ασχολείται με την εφαρμογή δενδρικών δομών σε δύο βιομηχανικά προβλήματα. Το πρώτο αφορά στη μείωση της πολυπλοκότητας ανίχνευσης συγκρούσεων κατά την κίνηση ενός ρομποτικού βραχίονα σε μια επίπεδη σκηνή με εμπόδια. Ο αλγόριθμος επίλυσης κάνει χρήση μιας ουράς προτεραιότητας και μιας UNION-FIND δομής ενώ αξιοποιεί γνωστές δομές και αλγόριθμους της Υπολογιστικής Γεωμετρίας όπως υπολογισμός κυρτών καλυμμάτων, έλεγχος polygon inclusion, κλπ. Το δεύτερο πρόβλημα ασχολείται με το σχεδιασμό απαιτήσεων υλικών (MRP) σε ένα βιομηχανικό σύστημα παραγωγής. Για το σκοπό αυτό αναπτύχθηκε ένας MRP επεξεργαστής που χρησιμοποιεί διασυνδεμένες λίστες και εκτελείται στην κύρια μνήμη για να είναι αποδοτικός. Το τελευταίο κεφάλαιο εξετάζει το πρόβλημα του ελέγχου της παραγωγής και συγκεκριμένα της δρομολόγησης εργασιών. Στο πλαίσιο αυτό σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε ένα ευφυές σύστημα δρομολόγησης σε περιβάλλον ροής που συνδυάζει γνωσιακή τεχνολογία και προσομοίωση με on-line έλεγχο προκειμένου να υποστηρίξει το διευθυντή παραγωγής στη λήψη αποφάσεων. / Τhe dissertation examines problems of efficient organization of spatial data, proposes specific tree structures for their management, and finally, gives examples of their use in specific application areas. The first chapter is about the problem of finding the iso-oriented rectangles that enclose a query object which can be an iso-oriented rectangle either a point or a vertical / horizontal line segment. A multilevel tree structure is proposed to solve the problem which improves the complexities of the best previous known solutions. The second chapter examines the problem of point retrieval on polygons. The proposed geometric structure is also multileveled and efficient when the query polygon has specific properties. The third chapter is about the application of tree structures in two manufacturing problems. The first one concerns the reduction in the complexity of collision detection as a robotic arm moves on a planar scene with obstacles. For the solution a priority queue and a UNION-FIND structure are used, whereas known data structures and algorithms of Computational Geometry such as construction of convex hulls, polygon inclusion testing, etc. are applied. The second problem is about material requirements planning (MRP) in a manufacturing production system. To this end an MRP processor was developed, which uses linked lists and runs in main memory to retain efficiency. The last chapter examines the production control problem, and more specifically the job scheduling problem. In this context, an intelligent scheduling system was designed and developed for flow shop production control which combines knowledge-based technology and simulation with on-line control in order to support the production manager in decision making.