Corriere della Sera

La Luna Poetica…


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Corriere della Sera

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Il Pensiero è Positivo od anche il Percorso più Probabile?


Un evento per far si che si verifichi bisogna saperne l’aleatorietà? Il calcolo delle probabilità ci rassicura a riguardo e malgrado la nostra ansia, se puntassimo simultaneamente su due casistiche opposte, avremmo come risultante una vittoria = 1, es, testa o croce, pari o dispari ecc.

cropped-friedrich.jpgNei casi in cui avessimo n > 2 casistiche bisognerebbe vederne la posta in gioco se (f)avorevole o (s)favorevole secondo la formula

f*v – s*p / f+s 

Se tale espressione valesse 0 allora la (v)incita sarebbe equilibrata es:

Tiro 2 dadi da 6 e punto sull’uscita di un numero x >10, a quanto dovrebbe ammontare la ricompensa se ciò accadesse?
Per prima cosa abbiamo 6² = 36 casistiche dove 6 sono favorevoli e 30 sfavorevoli

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va da se che sostituendo alla formula i numeri verrebbe

6*1 – 30*1 / 6+30 = -2/3   →   -66% 

v = 5 darebbe il rapporto 5:1 come neutro e logico, e di conseguenza se puntassimo 1 su x >10 ed 1 su x <10 avremmo comunque una vincita >0 in quanto probabile che eventi possibili e favorevoli si verifichino, perciò Probabilità P(E) >0

è vero che la probabilità P della somma di eventi E e G è uguale alla somma delle rispettive probabilità allora

P(E + G)   =    P(E) + P(G)

dove spesso ci troviamo a puntare su più di una casistica contemporaneamente, es: 1×2 della schedina ed è utile dire che le probabilità mutano grazie alla seguente espressione

P = f / f+s 

così come vittoria e perdita → p/v+p. Se ponessimo l’uguaglianza v/ p+v = f/ f+s allora avremmo davanti non solo la scommessa ma anche il compenso e nella sua composizione Probabilistica.

C’è un quesito storico che fu oggetto di vari approcci risolutivi il quale trovò ampio consenso nella risoluzione da parte di Pierre Fermat (1623 – 1662) e Nicolò Tartaglia (1499 – 1557) e che parla di 2 scommettitori e sull’interruzione di una partita svolta nel puntare in totale 24 monete (12+12) su un banale testa o croce. La partita si interrompe a 6 lanci su 9 totali lasciando il risultato di 4-2 vittorie di X nei confronti di Y; la domanda chiedeva quali e quante fossero le probabilità, nonché il guadagno per ogni casistica se avessero finito la partita?

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La tabella riassume tutte le opzioni dei lanci futuri riassunti nel punteggio che per ovvie ragioni non andrebbe al di là del 5; avremmo 4 colone per 5-2, 2 colonne per 5-3 e una sola per 4-5 e 5-4, quindi su un totale di 2³=8 casistiche un 50% di 5-2, un 25% di 5-3 ed un 12,5% per 4-5 e 5-4 per un totale di 4 esiti finali.
Ora tralasciamo i lanci dal 1 al 6 e concentriamoci sugli ultimi 3 (7,8,9). Abbiamo messo 3 come esponente di 2 possibili condizioni cioè testa o croce giusto? Ma allora questo 2³=8 che cos’è? è la sommatoria ∑ dei coefficienti binomiali disposti in maniera probabilistica ma sempre in ugual numero.

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i coefficienti del cubo di un binomio (a+b)³ nello specifico ma in generale nel famoso quadrato di Tartaglia.
Ma quante monete spettano ad X ed Y ad ogni casistica? partiamo dal fondo a partita finita:

  • al ^9 tiro corrispondono le ultime due colonne 4-5 e 5-4 dove le 24 monete vano a X o Y
  • all’^8 tiro eseguito avremmo un 4-4 dove 12 monete vanno a ad X e 12 vanno a Y, oppure 5-3 dove tutte e 24 andrebbero a X. Ancora prima, quindi salendo a sinistra incontriamo un 4-3 dove comunque a X vanno 12 monete ma ad Y 12/2 = 6 e le restanti 6 a X perché in questo caso il tiro non è stato ancora effettuato. Ricapitolando: X=18 ed Y=6 
  • al ^7 tiro abbiamo il nodo 4-2 dove se si fa 5-2 ad X vanno 24, 4-3 si danno 18 a X e 6 a Y ma se venisse interrotto prima cioè a punteggio 4-2 (quindi il ^6 tiro) ad X andrebbero  18 sicure + 6/2=3 quindi 21 monete a 3 per X.

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il dividere per due indica l’aleatorietà dell’uomo che calcola al 50% la probabilità di un risultato in assenza di variabili di percorso lasciando una sensazione di intelligente ignoranza matematica perché in fondo … nulla è esatto quanto prevedibile.

bibliografia

la matematica dell'incertezza - Marco Li Calzi

 

#13A Prodotto Cartesiano


Assioma della scelta: Sia I un insieme (di indici), ed X = {Xi,i ∈ I} una famiglia di insiemi (indicizzati da I); indichiamo inoltre con X l’unione di tutti gli Xi. Allora esiste una funzione di scelta, cioè un’applicazione f : I → X tale che f(i)∈Xi  per ogni i∈I.

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Tralasciando che il II è la spiegazione del IV schema, di base una funzione f è una scelta di moltiplicare n elementi o sommare insiemi (la loro cardinalità) rispettando il seguente schema:

f :   I  →  A = AˆI

  • I ={insieme degli indici}

Sia se abbiamo una produttoria ∏ di elementi o di scelta di partizioni che una sommatoria ∑ di partizioni di A ciò che verrà elevato a potenza sarà la cardinalita di I

ps. vedere anche composizione di applicazioni

Bibliografia 
Dikran Dikranjan Maria Silvia Lucido – Aritmetica e Algebra 
Barbieri Viale - Che cos'è un numero 
Carl B.Boyer - storia della matematica 
Marco Manetti - Topologia

 

#9A principi: Minimo, buon Ordinamento e Gap logico di comprensione insiemistico/algebrica


Riferendoci sempre a Peano ci sono 2 principi che introducono le relazioni tra numeri naturali N di uno stesso insieme e sono:

  • Principio del Minimo 
  • Principio del Buon Ordinamento

Il principio del Minimo dice che se abbiamo una terna di Peano (N,s,e)  – s = successivo e = 0 –  sarà sempre concepito un elemento minimo tale che n≤m per ogni n,m ∈ X

{¥ m∈X ∃ n∈X : n≤m}

la dimostrazione è più discorsiva, infatti supponiamo di avere un insieme non vuoto X di numeri naturali senza un elemento minimo ed un insieme Y con altrettanti numeri naturali strettamente < minori di X. Facendo riferimento alla terna Y deve contenere per forza 0, n ed un suo successore s(n) che, non avendo una situazione tale che n ≤ z ≤ s(n), deve per forza far parte di X in quanto elemento minore dell’insieme X stesso. Questo afferma che Y fa parte di dell’insieme dei numeri N e che X risulta addirittura disgiunto da Y, ipotesi assurda in quanto in Y esiste s(n) cioè il minimo elemento in X. 

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Il Principio del buon Ordinamento gioca anch’esso di logica sostituendosi al Principio di Induzione e viceversa. vediamo come:

Partendo dal PDI alla visione di De Morgan supponiamo A ⊆ N non abbia un elemento minimo e dimostriamo che A=∅.
Supponiamo lo 0 sia in A, ma se è in A allora non è in N\A,
Quindi se è vera per 0 sarà vera anche per n+1? Se in N\A abbiamo numeri naturali che da 0 arrivano ad n ⇒ n+1 si trova in A come elemento minimo. assurdo!
quindi A è per forza vuoto

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Tralasciando la Relazione d’ordine ≤ in N ipotizziamo di avere una n∈N diversa da 0 e 1 ed una funzione S=successivo = x+1 

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va da se per induzione che se sommo a x+1 + n-1 le due funzioni S che dall’insieme X vanno in Y (appartenenti sempre all’insieme dei numeri Naturali N) mi codificano come principio del minimo dell’insieme Y. In “simbologia insiemistica” è spiegato meglio in rosso come l’unione/somma dell’insieme singoletto {x}∪x=S(x)
La foto sottostante sono 3 modi per spiegare lo stesso concetto induttivo

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Tramite questo procedimento si possono dimostrare le proprietà aritmetiche che governano i numeri e che sono:

  • commutativa
  • associativa
  • distributiva della somma rispetto al prodotto
Bibliografia
Dikran Dikranjan Maria Silvia Lucido – Aritmetica e Algebra
Barbieri Viale - Che cos'è un numero
Carl B.Boyer - storia della matematica

 

#3A composizione di Applicazioni


f: X —>Y e g: Y —>Z sono due applicazioni (o funzioni) dove Y coincide per f e g e la composizione, descritta dal simbolo °, si scrive così:

g ° f : X —> Z     per    (g°f)(x) = g(f(x)) per qualsiasi x in X

viene spesso chiamata applicazione prodotto perché è anche valevole in casi riflessivi sullo stesso insieme per cui f°(f°f) = (f°f)°f assume a tutti gli effetti come f^3 per la ovvia proprietà delle potenze.

 

Vediamo casi particolari in cui è valevole l’enunciato precedente f: X —>Y e g: Y —>Z:  

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  •   se g ed f sono suriettive allora anche g°f è suriettiva (a)
  •   se g ed f sono iniettive allora anche g°f è iniettiva (b)

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  • Il primo caso a sinistra abbiamo una funzione f : X —-> Y iniettiva e la sua inversa
    f^-1 = g : Y —-> X suriettiva. ciò è sempre possibile!
  • Nel secondo caso abbiamo un’identità dove la f : X —-> Y iniettiva ha una sua inversa g esattamente come lei. Da qui il particolare che se la f è biettiva (cioè sia suriettiva che iniettiva) allora tutta la funzione può essere invertibile.
  • Il primo caso se la f : X —-> Y è iniettiva allora anche la g°f è iniettiva; dove per ogni x,y appartenente all’insieme X abbiamo una f(x) = f(y) e di conseguenza una g(f(x)) = g(f(y)) = z
  • nel secondo caso se g : Y —-> Z è g(f(x)) ed è suriettiva. Se per ogni z appartenente a Z esiste una x appartenente a X tale che g°f(x)=g(f(x)), allora se f(x) soddisfa tutto l’insieme Y conferma così la suriettività dell’intero circuito perché g°f(x)=g(f(x)).
    Ne è un esempio anche il caso a) sopra illustrato

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  • prendendo come immagine mentale la foto sopraindicata sappiamo che la f(x)=y e la g(y)=x di conseguenza la g°f=id x e la f°g=id y 
  • la g°f = id x da non confondere con la g°f (x) perché altrimenti avremmo 3 insiemi come nei casi precedenti e non 2 
bibliografia
Dikran Dikranjan
Maria Silvia Lucido – Aritmetica e Algebra

#1A definizioni Preliminari


Algebra in arabo significa ‘unione’, ‘connessione’, ma prima di affrontare l’argomento delle funzioni diamo un po’ di definizioni preliminari:

f: X ——> Y

è una relazione binaria da X in Y calcolati, in caso non specificato, come insiemi non vuoti

idx : X ——-> X

applicazione identica che identifica ogni elemento x dell’insieme X con se stesso

  1. Sia ha Y è una parte non vuota di X

iy : Y ——–> X

immersione di Y in X quando “per ogni x appartenente a Y Esiste una x appartenente a X”

1 bis.  sia f : X —————> Z

f↑y : Y ——–> Z

restrizione di  f↑y (y) = f(y) per ogni y appartenente a Y.
Questo caso permette di avere un elemento dell’insieme X al di fuori della relazione tra Y e Z altrimenti ci troveremmo davanti al caso in cui Z è sottoinsieme di Y che è sottoinsieme di X.

G(f) = f : X ——> Y

grafico è una funzione stessa identificata anche come sott’insieme del piano cartesiano
X x Y. Da qui la funzione f stessa è un sott’insieme di X x Y.

Di norma X è l’insieme detto dominio dell’applicazione mentre Y il codominio mentre la funzione esiste in quanto collega elementi del dominio ad elementi del codominio.

f (x) = f {[x]}

Si parla di immagine di xl’elementoy appartenente all’insieme Y e collegato da una funzione f. si chiama anche immagine di x secondo f

f ¯¹(y) = y

contro immagine o immagine inversa dove la funzione f ¯¹y ∃ a Y alla x di X della funzione originaria

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f e la sua inversa

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figura 1
funzione iniettiva – per ogni x,y,z appartenente a X c’è una funzione f tale che f (x) = f (y) = f (z). Non importa se nell’insieme Y ci siano elementi senza funzione, l’importante che la funzione inversa f ¯¹(y) abbia al più un’immagine in Y

figura 2
funzione suriettiva – per ogni y appartenente a Y esiste una x in X tale che f (x) = y. Praticamente solo se f (X) = Y quindi tutte le funzioni siano soddisfatte in Y e che l’elemento y abbia almeno una contro immagine in X

P(A)= {1,2,3,1-2,1-3,2-3, ∅}

L’insieme delle parti di A è la combinazione tra loro degli elementi dell’insieme A=(1,2,3) compreso l’insieme vuoto – def. IV-
Perciò

P (∅) = {∅}

Quantificatori limitati ci danno molte più informazioni di quanto pensiamo

∃a ∈ X |P(a)

traduzione: esiste una a appartenente a X tale che una proposizione di a sia vera.
ciò significa che a ∈ X ∧ a ∈ P(a) = ∃a | a ∈ {X ∩ P(a)}

∀a ∈ X |P(a)

traduzione: per ogni a appartenente ad X tale che una proposizione a sia vera.
ciò significa che a ∈ X ed X ⊆ {a | P(a)}≠ 0
per ogni a appartenente ad X vale P(a)

X ∩ ∅ = ∅                 X ∪ ∅ = X
|X| = 0 —-> ∅
|X| = 1 —–> elemento singolo

Dikran Dikranjan
Maria Silvia Lucido – Aritmetica e Algebra

Criteri feat Congruenze


Contro qualcosa di insormontabile la matematica ci può dare una forte mano a comprendere ciò che abbiamo davanti, generalizzando in dinamiche che vanno ben oltre al caso particolare.

Con criterio di divisibilità io separo e trascelgo che per arrivare ad un risultato ho bisogno di un metodo il più possibile ordinato, efficace e che vada bene per ogni situazione. E’ un primo passo verso l’astrazione, ma se risponde alla domanda giusta diventa decisivo anche ai fini risolutivi.
Dobbiamo avere chiari due concetti prima di procedere: congruenza e notazione scientifica.
Ogni numero può essere scritto in notazione scientifica decimale: 2.750 = 2(10^3)+ 7(10^2)+5(10) ed ogni coppia di numeri possono essere congrui modulo x: 12 (mod5) e 22 (mod5) danno resto 2 (12:5=2 resto 2, 22:5=4 resto 2).
Perché sono importanti questi argomenti?
Nella vita può capitarmi un piccolo problema come dividere 25; ma se mi capitasse 3.162.819?
Il nostro numero non è altro che la sommatoria di più cifre scritta in notazione scientifica nella base più comoda e che tutti conosciamo: base 10

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Ad un tratto arriva il professore, la brutta notizia, l’imprevisto e ti mette nei guai  chiedendo “bene: dividimelo per 11!”
Qui entrano in sinergia, con la notazione scientifica, le proprietà della congruenza che non differiscono dalle leggi aritmetiche:

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il prodotto dei resti segue le leggi aritmetiche: 1*-1=-1 ed -1*-1=1

Il segno alternato della congruenza dà un importante spunto sul metodo da esplorare  con le cifre del nostro numero; infatti se eseguo la sommatoria delle congruenze ed ottengo sempre 0, allora, rifacendo tale procedimento con le cifre del mio numero e tralasciando l’ordine di grandezza (10^n), dovrei ottenere un risultato che diviso per 11 mi dà 0!
Vediamo: (-1*3) + (+1* 1) + (-1*6) + (+1*2) + (-1*8) + (+1*1) + (-1*9) = – 22 / 11 = – 2
resto 0

Osservazioni:
Sapere un criterio di divisibilità significa studiare a priori ciò che abbiamo davanti prima ancora di approcciarci ad esso, osservando e capendone le caratteristiche; citando una celebre frase di Omero che diceva “Niente è bello sotto tutti i punti di vista”, possiamo, in questo caso, vedere tale numero acquisire importanza se visto come sommatoria numerica e non come ordine di grandezza, consapevoli del fatto che la mente associa per sua natura ed abitudine.

In conclusione grazie alle congruenze in base 10 troviamo il criterio di divisibilità di qualsiasi numero. I resti che si ripetono ciclicamente, es. +1-3+2+1-3+2+1-3+2 ecc. saranno i coefficienti da moltiplicare all’ordine di grandezza del numero da dividere.

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ma sappiate che questa è solo una delle tante strade percorribili … 😉

 

BIBLIOGRAFIA:
CARL B.BOYER – STORIA DELLA MATEMATICA
RICHARD COURANT E HERBERT ROBBINS – CHE COS’È LA MATEMATICA