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Appunti scientifiche |
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Il concetto di Infinito
La storia |
Il concetto di infinito è un problema matematico di cui non è mai stato facile parlare, poiché in matematica non serve semplicemente tirare fuori definizioni accettabili, come in filosofia ma bisogna anche tirare fuori una serie di conseguenze "interessanti" e possibili applicazioni di quanto si è scoperto.
Analizziamo in questa sezione come nel corso della storia è stata trattata questa questione.
Antica Grecia:
Euclide |
Fu il primo ad affermare che un segmento di retta poteva essere estesa a piacere, e che i numeri primi erano maggiori di qualsiasi quantità definita. Egli faceva in modo di lavorare sempre con quantità finite, cosicché da avere sempre tutti i numeri che desiderava quanto li voleva. |
Platone |
Affermò che l'infinito attuale (l'iperuranio) è di per sé inconoscibile, e che bisognava accontentarsi di una visione delle "ombre" da esso prodotte. |
Aristotele |
Teorizzò l'infinito potenziale, che possiamo definire come qualcosa che sta al di là di quello che possiamo raggiungere, ma "in quella direzione", come il prolungamento del segmento per Euclide. |
Zenone |
Famoso per i suoi paradossi contro la pluralità:
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Archimede |
Sostenne il metodo dell'esaustione, un procedimento geometrico-matematico con cui all'avanzare del calcolo aumenta il grado di precisione dei risultati. Lo utilizzò per la sua famosa quadratura del cerchio
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Età Moderna:
Bonaventura Cavalieri |
Inventore del Principio Cavalieri: "Se due solidi hanno uguale altezza e se le sezioni tagliate da piani paralleli alle basi e ugualmente distanti da queste stanno sempre in un dato rapporto, anche i volumi dei solidi staranno in questo rapporto" Questo principio portò alla creazione del metodo degli indivisibili, usato per il calcolo di aree e volumi,il quale ha costituito una delle prime costruzioni che hanno contribuito allo sviluppo del calcolo infinitesimale. |
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Pierre de Fermat |
Metodo per l'individuazione dei massimi e dei minimi delle funzioni |
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Isaac Newton |
Insieme a Leibnitz, fondatore del calcolo infinitesimale |
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Gottfried Leibniz |
A lui si deve il termine di funzione. |
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Eulero |
Lo ricordiamo per ciò che ha apportato alla teoria degli insiemi col diagramma che prende il suo nome, insieme a quello di Venn |
Cantor ha allargato la teoria degli insiemi fino a comprendere al suo interno i concetti di :
In parole povere, Cantor capì che i numeri (finiti e non) posso essere visti in 2 modi: ordinali quando ci interessa contarli, e cardinali quando invece li vediamo come un unico gruppo e ci interessa sapere "quanti sono"
Abbiamo dimostrato nella pagina precedente come la cardinalità dell'insieme dei numeri interi e dei numeri razionali sia א0, basandoci sulle deduzioni fatte da Cantor. Ma quanto vale allora la cardinalità dell'insieme dei numeri reali? Carnot è riuscito a dimostrare che la cardinalità dell'insieme dei numeri reali è più di ovvero che l'insieme R è più che numerabile. Ecco come ha fatto: Immaginiamo
per assurdo che i numeri reali siano numerabili: allora li possiamo scrivere in
un ordine. Abbiamo questa sequenza di numeri reali, presi dall'intervallo di
numeri da A questo punto, costruiamo un numero che abbia le seguenti caratteristiche: inizi con 0, se nella posizione decimale sottolineata c'è una cifra compresa tra 0 e 4, si dovrà mettere il numero 8; se nella posizione decimale sottolineata c'è invece una cifra compresa tra 5 e 9, si dovrà mettere 3. Analizzando i numeri definiti prima, costruiamo quindi il numero 0.388838. Ora cerchiamo di ordinarlo nello schema dei numeri scritti sopra: non può essere il primo, perché la prima cifra dopo la virgola è diversa. Non può essere il secondo perché la seconda cifra dopo la virgola è diversa. Non può essere il terzo..il quarto SONO CADUTO IN CONTRADDIZIONE; NE SEGUE CHE QUANTO HO AFFERMATO PER ASSURDO NON E' VERO. QUINDI L'INSIEME DEI NUMERI REALI NON E' NUMERABILE, QUINDI E' PIU CHE NUMERABILE. Cantor riconobbe che gli insiemi infiniti possono avere differenti cardinalità, separò gli insiemi in numerabili e più che numerabili e provò che l'insieme di tutti i numeri razionali Q è numerabile mentre l'insieme di tutti i numeri reali R è più che numerabile, dimostrando in questo modo che esistono almeno due ordini di infinità.
In seguito, Cantor dimostrò che l'insieme potenza di un insieme infinito A ha una grandezza maggiore della grandezza di A stesso (questo fatto è oggi noto con il nome di teorema di Canto). Dunque esiste una gerarchia infinita di grandezze di insiemi infiniti, dalla quale sorgono i numeri cardinali e ordinali transfiniti, e la loro peculiare aritmetica
Carnot fu il primo a capire che gli insiemi infiniti possono avere diverse grandezze. Per prima cosa, mostrò che dato un qualsiasi insieme A, esiste l'insieme di tutti i possibili sottoinsiemi di A, chiamato l'insieme potenza di A. Prendiamo un qualunque insieme I; per comodità, lo prendiamo con solo tre elementi al suo interno:
Adesso, costruiamo un "insieme di insieme" P(I), ovvero prendendo tutti i possibili sottinsiemi come elementi del nuovo insieme: , , , , , , , insieme vuoto 8 elementi Se I è un insieme finito, il numero di elementi di P(I) è pari a 2 elevato al numero di elementi di I; Egli, sulla basa di questi studi, avanzò anche la cosiddetta ipotesi del continuo:
Infatti, se esistesse un insieme S che rendesse falsa questa ipoteso, non sarebbe possibile trovare una corrispondenza biunivoca tra i numeri interi e gli elementi dell'insieme S: infatti ci sarebbe sempre qualche elemento di S non associabile in bisezione. Ma d'altra parte non sarebbe possibile creare neanche una corrispondenza biunivoca tra gli elementi di S e i numeri reali. Così, per la proprietà transitiva, non ci sarebbe una corrispondenza biunivoca tra i numeri interi e i numeri reali
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