Capitolo 1 “Prematematica” e Matematica antica

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9.2.5 Isaac Barrow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301 9.2.6 Isaac Newton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302 9.2.7 Wilhelm Leibniz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307 9.3 Prima le foglie, poi le radici: diffusione e sviluppo del calcolo nel ’700 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313 9.3.1 Contesto storico e matematico . . . . . . . . . . . . . . 314 9.3.2 I fratelli Bernoulli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315 9.3.3 Leonhard Euler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318 9.3.4 George Berkeley: i problemi delle fondamenta . . . . . . 321 9.3.5 Augustin Cauchy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323 10 Analisi e Fisica <strong>Matematica</strong> nell’800 326 10.1 Cenni storici: Analisi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326 10.2 Augustin-Louis Cauchy (1789-1857) . . . . . . . . . . . . . . . 327 10.3 Karl Theodor Wilhelm Weierstrass (1815-1897) . . . . . . . . . 329 10.4 Georg Friedrich Bernhard Riemann (1826-1866) . . . . . . . . . 330 10.5 Julius Wilhelm Richard Dedekind (1831-1916) . . . . . . . . . . 332 10.6 Cenni storici: Fisica <strong>Matematica</strong> . . . . . . . . . . . . . . . . . 334 10.7 Pierre Simon Laplace (1749-1827) . . . . . . . . . . . . . . . . . 334 10.8 Jean Baptiste Joseph Fourier (1768-1830) . . . . . . . . . . . . 336 10.9 Carl Gustav Jacob Jacobi (1804-1851) . . . . . . . . . . . . . . 337 10.10Carl Friedrich Gauss (1777-1855) . . . . . . . . . . . . . . . . . 338 11 Origini dell’algebra moderna 341 11.1 Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341 11.2 Le equazioni algebriche di grado superiore al quarto . . . . . . 343 11.2.1 L’algebra nel XVIII secolo . . . . . . . . . . . . . . . . . 343 11.2.2 Lagrange, Waring e Vandermonde . . . . . . . . . . . . 345 11.2.3 Il teorema di Abel-Ruffini . . . . . . . . . . . . . . . . . 349 11.2.4 Gli scarabocchi di Galois . . . . . . . . . . . . . . . . . 351 11.2.5 Le Disquisitiones di Gauss . . . . . . . . . . . . . . . . . 353 11.3 Nuove concezioni dell’algebra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357 11.3.1 L’Analytical society . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357 11.3.2 Peacock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359 11.3.3 Hamilton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362 11.3.4 L’algebra di Boole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368 11.4 Concetto di struttura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372 11.4.1 Dedekind . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372 vii
11.4.2 Kronecker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375 11.4.3 I gruppi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376 12 Cantor e la teoria degli insiemi 395 12.1 La vita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395 12.2 Le opere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 398 12.3 Serie trigonometriche, numeri reali ed insiemi derivati . . . . . 399 12.3.1 Fourier e Dirichlet: lo sviluppo in serie e il concetto di funzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399 12.3.2 Generalizzazione del teorema . . . . . . . . . . . . . . . 400 12.3.3 Weierstrass e Dedekind: aritmetizzazione dell’analisi . . 406 12.3.4 I numeri reali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408 12.3.5 Gli insiemi derivati . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413 12.4 La potenza di un insieme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416 12.4.1 L’infinito nel passato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416 12.4.2 Breve nota introduttiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . 418 12.4.3 Maggiore, minore o uguale potenza . . . . . . . . . . . . 419 12.4.4 Gli insiemi numerabili . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 420 12.4.5 Relazione numerabile-continuo . . . . . . . . . . . . . . 423 12.4.6 Le principali proprietà del continuo . . . . . . . . . . . . 426 12.5 L’insieme delle parti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.6 Über unendliche lineare Punktmannigfaltigkeiten . . . . . . . . 441 443 12.6.1 Articolo2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443 12.6.2 Articolo3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446 12.6.3 Articolo 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454 12.7 L’infinito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462 12.7.1 L’infinito proprio e improprio . . . . . . . . . . . . . . . 462 12.8 I numeri ordinali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470 12.8.1 Costruzione dei numeri ordinali . . . . . . . . . . . . . . 472 12.8.2 Relazione tra ordinali e cardinali . . . . . . . . . . . . . 478 12.8.3 Aritmetica degli ordinali . . . . . . . . . . . . . . . . . . 480 12.9 L’ipotesi del continuo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 486 Bibliografia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488 13 La costruzione dei numeri reali 490 13.1 Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 490 13.2 Costruzione degli interi e dei razionali . . . . . . . . . . . . . . 491 13.2.1 Gli interi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491 viii
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Si noti che un trattino diagonale i
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Attualmente scriveremmo questo prob
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Moista 3 , testo che ebbe pochissim
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terminata, che raggiunse un livello
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tro sottesi da esse, gli autori dei
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(a noi nota come equazione di Pell)
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specifici per indicare 4, 10 e 20;
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numeri che devono essere moltiplica
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“La fune tesa della diagonale di
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Molti secoli dopo, nel XV secolo, u
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2.3.10 Il concetto di infinito Se l
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Capitolo 3 La matematica nella Grec
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certezza se Talete o Pitagora ne ab
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al servizio degli aristocratici. A
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degli aristocratici. Fra queste cit
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a.C.; le due maggiori città greche
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ed ai valori ideali ed eterni, disp
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• l’espansione verso Oriente e
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loro grandi biblioteche non fossero
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o più grandi maestri. Questo fenom
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Figura 3.3: Sistema ionico Poiché
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Mileto rappresentava un grande cent
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Purtroppo Talete non ha scritto nul
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Per quel che riguarda il teorema 4,
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Â≪ ...stupefatto del modo in cui
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Figura 3.7: Calcolo dell’altezza
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un segmento dato un rapporto fissat
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greci; non a caso Platone, uno dei
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studi medici era diffuso proprio ne
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• Gli acusmatici ( dal verbo grec
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proporzione 3 : 2 a indicare una re
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3.6.4 Il numero come principio dell
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del dispari, mentre il male, il dis
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1. E’ dato un numero figurato. Fi
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esempio 11; allora: e quindi Figura
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I pitagorici collegavano la distinz
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Tabella 3.1: Rappresentazione rispe
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Figura 3.21: (a + b) 2 = (a − b)
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di cui una traduzione letteraria è
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e. Le nuove grandezze vennero chiam
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La sfida che i matematici greci si
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Bibliografia [1] Storia della Matem
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Il IV secolo si aprì con la morte
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4.2 Zenone di Elea 4.2.1 Introduzio
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Consideriamo un segmento di estremi
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Qual è la velocità di un punto de
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• Molti, come ad esempio Carl Boy
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linea e della superficie; la sua cr
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1. idee che si riferiscono ai valor
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ca e geometria tra le quattro mater
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- Ogni angolo di un pentagono regol
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4.4 Eudosso Eudosso (408-355 a.C.),
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frazioni, ossia a c b = d se e solo
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E poichè DG è maggiore di AH, se
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4.5 Il concetto di infinito nel pen
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Bibliografia [1] Ivan Niven, Numeri
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nell’ ambito mentale, doveva esse
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giovane dei discepoli di Platone, m
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di qualcosa, e un problema, in cui
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sognerà quindi dedurle da proposiz
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• Nozioni speci che: verità che
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estremi.” Archimede e poi Legendr
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matematici moderni non fanno alcuna
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accettate senza dimostrazione, e ra
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espressi da Euclide, non garantisco
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venivano concepite come segmenti ch
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Viene spesso affermato che l’alge
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a = k 1 1 nb e c = k nd. DEFINIZION
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Siano i numeri piani a = cd e b = e
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matico in sè concluso, risalente p
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si hanno per resto misura la preced
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metodi tradizionali dei matematici
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Infatti passando dal segmento circo
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se a ha la parte aurea x, allora il
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Bibliografia [1] Benno Artmann, Euc
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6.1 Vita e morte Non sono molte le
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matematica antica proseguì le rice
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Archimede. Lo studio della spirale
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come P ZA, la cui somma è minore d
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“l’area di una qualsiasi sfera
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Archimede utilizzò con grande fine
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nell’illustre filosofo. Il primo
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6.3.9 Il libro dei lemmi Quest’op
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interlocutore su alcuni risultati m
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del segmento parabolico: Dato il se
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A causa del parallelismo si ha AC :
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diverse testimonianze di storici no
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Questa volta la testimonianza ci gi
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più semplice per tali specchi è u
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6.6 Considerazioni finali L’opera
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Capitolo 7 I problemi classici 7.1
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Una prima cosa da notare è che il
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di razionalità un insieme di numer
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(x1, y1), (x2, y2), ... (xn−1, yn
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con un numero arbitrario n di lati,
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si osserva che trovare una soluzion
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Dinostrato, servendosi di questa cu
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Sia ABC il triangolo da quadrare. S
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Per trisecare un angolo di π 4 è
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Allora, chiaramente, se lungo ogni
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se n e m non sono entrambi cubi di
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cioè un cubo di spigolo x equivale
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cioè AC : AP = AP : AM = AM : AB,
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Bibliografia [1] T. Heath, A histor
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È aneddoto comune che di fronte al
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8.2 La Matematica di al-Khwārizmī
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Struttura dell’al-jabr. L’opera
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8.2.3 Altri matematici di spicco. A
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8.3.1 I simboli di somma e sottrazi
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L’Italia sembra insensibile a que
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Figura 8.4: Il Teorema di Pitagora
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Capitolo 9 Da Tartaglia a Cauchy: n
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sancito il principio del cuius regi
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Si tratta quindi di risolvere un’
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- Guerra dei trent’anni (1618-164
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• problemi sulla distanza • il
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asate su assiomi arriva a delle cer
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II. Sulla natura delle linee curve
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3. il grado di questa equazione alg
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geometrici Descartes affronta il pr
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di infiniti punti C il cui luogo è
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maniera simile CD spinge DE e così
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trovare la normale ad una curva alg
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punti) e la tangente. Significativo
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Figura 9.4: Bonaventura Francesco C
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Figura 9.5: Pierre de Fermat (1601
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curve algebriche elaborò un metodo
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Figura 9.7: Dimostrazione del Teore
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fondamenti della fisica e dell’as
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Newton condivideva con il suo maest
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Figura 9.9: Gottfried Wilhelm Leibn
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di qui deriva che si debbano in pri
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Leibniz fu uno dei più grandi inve
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9.3.1 Contesto storico e matematico
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Figura 9.10: Jakob Bernoulli (1654
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allora: ∂f d ∂f ϕ + = 0 ∂y d
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Dopo aver definito cos’è una qua
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Figura 9.13: George Berkeley (1685
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tale quantità con una lettera pres
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Capitolo 10 Analisi e Fisica Matema
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predecessori e che era il suo vanto
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Egli era legato infatti al rigore a
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Riemann riuscì a legare molti risu
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10.6 Cenni storici: Fisica Matemati
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si hanno quindi in questo secolo i
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Figura 10.7: Jacobi al neoumanesimo
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un contributo dello stesso livello.
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soluzione nei complessi. Ricordiamo
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campo, magari nemmeno definito accu
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Riportiamo qui sotto una cartina de
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grado superiore al 5 ◦ è la memo
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Lagrange scrisse che Ruffini “non
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aritmetiche ripetute un numero fini
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infanzia. Compiuti gli studi a Gott
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Per semplicità, Gauss restrinse il
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La necessità di una profonda rifor
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con il loro significato originario,
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corpo a quattro dimensioni in cui v
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ij = k, jk = i, ki = j, ji = −k,
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Teorema 15. Ogni algebra divisoria
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le proprietà topologiche della map
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simbolo 1. Nello specifico Boole in
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Boole Oggi Significato + ∪ unione
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“fondiamo la teoria dei numeri co
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“Quando confrontiamo i due grandi
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Gruppi di trasformazioni geometrich
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L’algebra passa da essere studio
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Una relazione ordinale del momento
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dove a è lo step corrispondente al
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E = ϑa + A; E ′ = ϑa + E; E ′
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caso della addizione algebrica, dal
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Solamente il caso che considera lo
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di due dfferenti steps. L’idea de
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Bibliografia [1] Boyer C. B., Stori
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Figura 12.1: G. Cantor qualsiasi co
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12.2 Le opere Presentiamo qui di se
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Nella Theorie de la chaleur [8, (18
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altre serie della stessa forma che
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convergente per tutti i valori di x
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e f(x) = 1 2 a′ +∞ � 0 + n=1
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erne le tappe esula dagli scopi del
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dei numeri naturali. Tutti gli altr
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In seguito concentrò i propri sfor
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di accumulazione dei punti di accum
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12.4 La potenza di un insieme Gli s
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grande dell’insieme infinito di q
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o avranno uguale potenza M e una pa
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Figura 12.2: Numerazione dei razion
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di ogni ordine n, già aveva intuit
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[eindeutige Zuordnung] degli elemen
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a dare una risposta negativa che qu
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voi scrivete costantemente x = α1
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irrazionali dell’intervallo (0, 1
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Se a e b sono due grandezze variabi
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Basiamo la dimostrazione di (F) sul
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Per quanto affermato nel teorema (H
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“...se non si impone nessuna cond
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La biezione da prendere sarà dunqu
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nessun punto, e quindi a rigore nem
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proseguendo nello stesso modo otten
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al proprio interno punti di tale in
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li interi positivi. Io chiamo le mo
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che i punti ad esso appartenenti po
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e dell’autore (Mathem. Annalen, v
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limite inferiore delle distanze q
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un numero finito di intervalli con
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all’interno dell’intervallo (0,
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12.7 L’infinito Le prossime sezio
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concetto, che verrà poi ripreso da
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stesse sostanze create da Lui dal n
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Kroneker che sosteneva che ‘Dio h
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12.8 I numeri ordinali Per capire a
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12.8.1 Costruzione dei numeri ordin
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ma mostrarsi anche mezzo capace di
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di tutti i precedenti. Varrà dunqu
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• Si consideri un insieme ben def
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determinato da un numero di una cla
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ammette sempre e solo una soluzione
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Limitiamoci a considerare i numeri
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12.9 L’ipotesi del continuo In pr
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Bibliografia [1] CANTOR, G., Über
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Capitolo 13 La costruzione dei nume
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y + x = 0, la ricerca delle soluzio
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• [(a, b)] ≥ [(c.d)] ↔ a + d
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Usando ripetutamente il fatto che h
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dell’aritmetica. L’addizione è
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1) dati tre punti p, q, r sulla ret
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Dato un razionale a possiamo costru
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dove HK = {q ∈ Q : q = hk , h ∈
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oppositori. Muore nel 1918. A lui s
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Successioni di Cauchy Definizione 8
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per tali m, n abbiamo che |bm − b
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Siano (an) e (bn) due rappresentant
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• un minorante per A ⊆ X è un
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Dimostrazione. (a) ⇒ (b). Sia K c
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• Prodotto: per ogni S, T ∈ �
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Sia x ∈ i(S + T ), allora ∃s
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Bibliografia [1] Giovanni Sambin, a
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14.2 I paradossi “Il paradosso è
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paiano direttamente non significa c
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14.3 La crisi dei fondamenti della
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I paradossi della teoria di Cantor
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principio di comprensione. Il parad
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Bibliografia [1] Bell, Eric T., I g
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15.2 Il V postulato di Euclide L’
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Teorema 105. A seconda che il quadr
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Sembrava quindi che la dimostrazion
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euclidee. Egli le aveva già costru
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e quei teoremi della geometria ordi
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L’angolo di parallelismo permette
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vamente alla geometria sviluppata d
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non-euclidei. Nella costruzione far
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Possiamo ora passare allo spazio pr
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1. Γ 2. non-degenere e non-definit
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Bibliografia [1] Bell, Eric T., I g
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privata che offriva un curriculum m
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16.2 Hilbert ed i Fondamenti Il met
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Quindi la proposta di Frege si era
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Tuttavia non erano d’accordo con
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1. Formalizzazione: fare in modo ch
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del Programma, anche nelle prime fa
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è impossibile. I diretti interessa
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Capitolo 17 Logicismo 17.1 La nasci
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di logica abbracciava la tesi che e
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i suoi principali artefici furono q
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a una definizione che ricorreva all
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tria - che, in accordo con Kant, ri
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membri. Possiamo definire il numero
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dell’analisi il concetto stesso d
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Innanzitutto, riducendo la forma lo
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“Piero” dalla funzione “( )
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• ⊢ (p → (q → r)) → ((p
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Figura 17.3: L’equivalente signif
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Concetto ed oggetto Concetto: in se
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Critica poi anche Cantor, nonostant
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Si dimostra che R determina una par
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conosciuta qualche qualità comune,
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se stesso”. w può essere predica
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La via d’uscita di Frege Il primo
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direzione in cui lui l’aveva cerc
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Figura 17.5: La curva di Peano dell
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condotte in un linguaggio simbolico
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3... qui 0 e 3 hanno lo stesso succ
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matematica veniva presentata come u
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al minimo l’uso e indagare quanto
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tipi. L’idea di fondo della teori
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Per ovviare a questa difficoltà Ru
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• ⊢ q → p ∨ q • ⊢ p ∨
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tra matematica e logica, per Quine,
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il lavoro di Russell, che nel fratt
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una giustificazione logica della ma
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Definizione 17.1 (Assioma della sce
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17.8 Neologicismo Crispin Wright (1
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Capitolo 18 L’intuizionismo 18.1
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ente cosiddetta dell’intuizionism
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per lasciare il posto ad un nuovo p
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za di Brouwer è il legame stretto
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dei suoi obiettivi principali era q
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che si manifesta nei casi in cui il
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Bibliografia [1] Bottazzini, Umbert
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Gödel frequentò abbastanza regola
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Su sollecitazione di Menger, egli s
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Scrisse di lui Solomon Feferman: Fi
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Figura 19.3: Metamatematica, aritme
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formule, ricavate una dall’altra
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Si vede chiaramente che non ci sono
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19.3.2 Dimostrazione e Sostituzione
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∀x(¬Dim(x, Sost(n, 31, n))) Ma q
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modo aggiungendo (γP A1) agli assi
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ma che è impossibile farlo usando
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Gödel era un platonista, ma si era
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corrisponde una formula aritmetica
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Bibliografia [1] Paul Bernays, “D
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Capitolo 1 “Prematematica” e Matematica antica

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