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mercoledì 3 febbraio 2010

Come fece Eulero …

Maria Chiara, Bachisio, Letizia e Gabriele,

ci raccontano l’attività sul gioco topologico e le conclusioni a cui sono giunti dopo ampia discussione in classe!

“Come fece Eulero” – titola Letizia.

“E’ incominciato tutto così – dice Maria Chiara, :-) - : la professoressa ha pubblicato un articolo sul blog dove ci proponeva di disegnare delle figure senza mai staccare la matita dal foglio e senza mai passare due volte nello stesso punto. Come prima impressione sembrava un esercizio molto facile. Ma provando con i disegni ci siamo accorti che sotto c’era qualche imbroglio perché non tutte le figure si potevano fare. Pensando e scervellandoci la soluzione non veniva …”

… Bisognava capire il perché e qui viene il bello! E’ necessario trovare una regola che permette di capire subito quali di queste forme si possono disegnare e quali no altrimenti sarebbe troppo complicato.

L’insegnante ci ha dato un aiutino: provare a evidenziare i punti dove si incontrano le linee.

Questo ha richiesto un po’ più di concentrazione che ha portato alla formulazione di alcune ipotesi:

1) abbiamo contato il numero di punti (vertici - per usare il linguaggio di Eulero) di ogni forma ipotizzando che le forme possibili ne avessero un numero ben preciso;

2) abbiamo contato il numero di linee (spigoli) di ogni forma supponendo che ci fosse un numero di linee stabilito.

Queste due ipotesi non hanno trovato riscontro, così ci siamo dovuti impegnare … molto!!! La soluzione doveva essere qualche altra…

La prof ci sollecita: se abbiamo segnato i punti di incontro delle linee, qualcosa dovrà pure dire…

E a un certo punto Letizia: “si devono contare quante linee si incontrano?”

E sì, c’eravamo! Ma non era finita!

3) Abbiamo contato il numero di linee che si incontrano in ogni punto scoprendo che in ogni punto si incontrano un numero di linee pari oppure dispari. Poi,

abbiamo riportato in una tabella le osservazioni su ogni figura, indicando le figure con delle lettere e, ci ha consigliato la prof,

separando per ogni figura il numero di punti in cui si incontra un numero di linee dispari oppure un numero di linee pari:

fig_3jpg

Figure

a

b

c

d

e

f

Numero di punti dove si incontra un n° di linee pari

4

1

4

2

5

6

Numero di punti dove si incontra un n° di linee dispari

6

4

2

2

0

0

Figure possibili

no

no

si

si

si

si

 E ora.. tutti a osservare la tabella …

Gabriele propone: il numero dei vertici in cui si incontrano spigoli in numero pari deve essere maggiore del numero dei vertici in cui si incontrano spigoli in numero dispari.

Maggiore… non basta. La prof ci fa disegnare un’altra figura dove questa regola non è valida.

Dopo varie riflessioni Gabri arriva a concludere che:

*il numero di “vertici dispari” deve essere o 2 o non ce ne devono essere*.

Solo con questa regola è possibile disegnare una figura senza mai staccare la matita dal foglio e senza ripassare nelle stesse linee.

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domenica 31 gennaio 2010

Scopri la formula di Eulero!

Ragazzi,
Vi ricordo l’impegno di un’altra scoperta: la “regola” che permette di disegnare delle figure senza mai sollevare la matita dal foglio e…

Siete a buon punto: avete già verificato che a volte le figure si possono costruire, altre volte no, rispettando le condizioni!

In “Gioco topologico” vi ho detto anche che avremmo conosciuto una formula, la formula di Eulero, che in qualche modo potrebbe aiutarvi nel gioco topologico!

Intanto: Eulero?  Questo nome non vi è nuovo vero? Sì, è proprio l’Eulero dei diagrammi di Eulero-Venn, che utilizziamo per rappresentare graficamente gli Insiemi!
Leonhard Euler, italianizzato in Eulero, è il matematico svizzero vissuto nel ‘700, il cui nome è legato a “una lista impressionante di formule, teoremi, metodi, criteri, relazioni, equazioni...” !
Non studiò solo matematica, ma anche astronomia, biologia e tecnologia…
Per conoscerlo meglio andate a leggere
I "signori" Eulero e Venn
e anche
Ancora un omaggio a Eulero

Nel campo della matematica Eulero aveva un sacco di idee!  Tra le altre cose, disegnava dei punti che congiungeva con delle linee. E facendolo si mise a pensare a un possibile legame tra il numero di spigoli e il numero di vertici nelle diverse figure.

Eulero chiamava spigoli le linee e vertici i punti in cui si incrociano le linee. Indicava anche come regioni le parti di piano racchiuse dalle figure e quelle fuori da esse.
E trovò il legame tra vertici, spigoli e regioni! Contando il numero di vertici, il numero di spigoli e il numero delle regioni (dentro e fuori dalle figure, ricordate!) verificò che il risultato dell’operazione:
n° Vertici - n° Spigoli + n° Regioni
che, essendo un matematico, indicò con i simboli:
V – S + R
è sempre uguale a ….
andrete a scoprirlo!

Oggi, quasi 300 anni più tardi, la formula di Eulero, è una formula importante, usata tra l’altro in topologia. Per l’appunto!

La quantità: V-S+R viene detta anche “Caratteristica di Eulero” e la formula fu formulata anche per i poliedri, i solidi geometrici, e perfino per altre superfici come la sfera, ecc…

E ora, a scoprire la “caratteristica di Eulero” !

Clic sull’immagine per aprire l’applet GeoGebra. Stavolta utilizzerete anche il foglio di calcolo. E’ disponibile anche in Geogebra, lo sapevate?
FormulaEulero Buon divertimento! :-)

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venerdì 29 gennaio 2010

Gioco topologico

Ragazzi (di prima),

Avvio qui un’attività ricreativa che realizzeremo poi tutti insieme. Intanto chi legge può cominciare …fig_1

Siete capaci di disegnare questa figura senza mai sollevare la matita dalla carta e senza mai ripassare su una delle linee?

 

 

 

 

E, quest’altra?fig_2

Riuscite a disegnarla senza alzare la matita dal foglio e senza ripassare su alcuna delle linee?

Quando avrete trovato la soluzione, provate voi a inventare delle figure.

Da disegnare sempre senza mai sollevare la matita e senza ripassare su nessuna delle linee.

Ecco qualche altra proposta: alcune di queste figure non si possono disegnare senza mai alzare la matita. Quali sono?fig_3jpg

Questo è un gioco topologico: ha a che fare con spigoli e angoli. Cioè con il modo in cui si congiungono dei punti con delle linee, come si fa con una formula, la formula di Eulero, che conosceremo meglio in un altro post.

Avete dunque un piccolo suggerimento: evidenziate i punti che congiungono le linee (tutte le linee, rette e curve) o in cui le linee si incontrano e provate a individuare qualche differenza, o caratteristica …  Potete schematizzare i risultati in una tabella:

figura qui il disegno o denominazione (a, b,…)
disegno o …
caratteristica

?

?

può essere disegnata senza …. (SI’ o NO)

   

Attività da “Ce li hai i numeri?” Editoriale scienza

Topologia: significa letteralmente studio dei luoghi (dal greco τοπος (topos), luogo, e λογος (logos), studio).

È anch’essa una branca della matematica. La topologia generale (o topologia degli insiemi di punti) definisce e studia alcune proprietà utili degli spazi e delle mappe, come la loro connessione, la continuità …

Intanto potete anche cominciare  a leggere e a giocare con Case, pozzi, strade, ponti... !

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mercoledì 25 luglio 2007

Ancora un omaggio a Eulero


"Una cosa era certa: di tutti i matematici, Eulero era stato di gran lunga il più generoso fornitore di "denominazioni di origine controllata", offrendo il suo nome a una lista impressionante di formule, teoremi, metodi, criteri, relazioni, equazioni...

Nella geometria, si conoscevano il cerchio, la retta e i punti di Eulero relativi ai triangoli, più la relazione di Eulero, che riguardava il cerchio circoscritto a un triangolo. Nella teoria dei numeri, il criterio di Eulero, l'indicatore di Eulero, l'identità di Eulero, la congettura di Eulero... ("Sì, anche lui ne ha una!"). Nella meccanica, gli angoli di Eulero. Nell'analisi, la costante di Eulero. Nella logica, il diagramma di Eulero. Nella teoria dei grafi, di nuovo la relazione di Eulero. Nell'algebra il metodo di Eulero relativo alla soluzione di equazioni di quarto grado. [...]

La caratteristica di Eulero (in comproprietà con Jules-Henri Poincaré) riguardante i poliedri, i grafici, le superfici... [...] Eulero, il "re dei numeri amicabili". Mentre i suoi predecessori si erano accontentati di scovarne al massimo due o tre coppie, lui ne scoprì oltre sessanta."

(Il teorema del pappagallo - Denis Guedj)



Ragazzi (miei): questa immagine fa parte di ... un discorso che noi tratteremo. Potremo consultare anche questa pagina.

ciao:-)

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martedì 24 luglio 2007

I "signori" Eulero e Venn

Per rappresentare graficamente gli insiemi

usiamo i diagrammi di Eulero-Venn.

Forse vi sarete chiesti chi erano questi signori, o questo signore di nome Eulero e di cognome Venn.
In realtà questi signori non solo erano due, ma non si sono mai conosciuti, essendo vissuti a più di un secolo di distanza l'uno dall'altro.

Leonhard Euler (ricorre quest’anno il trecentesimo anniversario della sua nascita), nome spesso italianizzato in Eulero, era svizzero e fu professore di fisica e di matematica nelle più importanti Accademie d'Europa dell'epoca: Berlino e San Pietroburgo. Lo si ritiene il più grande scienziato del '700. Fu matematico, fisico, astronomo e filosofo, contribuì allo sviluppo della matematica per quanto riguarda l'aritmetica, la geometria e l'algebra.

In particolare diede seguito alle intuizioni che Leibnitz (filosofo e matematico del '600) aveva avuto in merito alla rappresentazione di ragionamenti mediante simboli, schemi, rappresentazioni grafiche.
Abbiamo testimonianza dell'uso dei «cerchi di Eulero» in una sua opera di divulgazione scientifica: Lettere a una principessa tedesca. Si tratta di 234 lettere scritte, tra il 1768 e il 1772, alla figlia del marchese di Brandeburgo, all'epoca la più importante regione della Germania settentrionale.

A Eulero era stata affidata l'educazione scientifica della signorina ed egli utilizzò i suoi «cerchi» per spiegarle dei modi di ragionare.

Vediamo di che si tratta.
Eulero rappresenta alcune affermazioni mediante cerchi e le relazioni tra le affermazioni risultano rappresentate dalla posizione reciproca dei cerchi.
Potete intuire queste idee osservando gli esempi

  1. Tutti i rettili sono vertebrati
  2. Tutte le lucertole sono rettili




Se si rappresentano i vertebrati con un cerchio, i rettili saranno un cerchio che sta dentro quello dei vertebrati.
Le lucertole saranno, a loro volta, un cerchio che sta dentro ai rettili.


Dallo schema dei «cerchi di Eulero» si possono osservare immediatamente le posizioni reciproche dei cerchi che rappresentano le relazioni tra le affermazioni e si può ricavare una nuova affermazione: che tutte le lucertole sono vertebrati.
Vediamo un'altra situazione.
  1. Tutti i rettili sono vertebrati
  2. Tutte le lucertole sono animali con quattro zampe
Questa volta il cerchio delle lucertole sta dentro un cerchio (quello degli animali a quattro zampe), che non è il cerchio già rappresentato.
L'affermazione riguardante le lucertole sarà quindi rappresentata da due cerchi separati dai precedenti.
L'osservazione dello schema ci dice che non possiamo ricavare alcuna nuova affermazione.

II matematico e logico inglese John Venn visse molto tempo dopo Eulero, morì infatti nel 1923 a 89 anni.
Egli lavorò sulla logica matematica e precisò meglio sia la relazione tra i «cerchi» e le affermazioni che questi potevano rappresentare, sia il possibile uso di queste rappresentazioni.

Oggi noi usiamo non dei cerchi, ma delle figure meno regolari, che però hanno in comune con i cerchi la fondamentale caratteristica di essere delle linee chiuse, che separano un «interno» da un «esterno». In questo modo si possono rappresentare gli insiemi distinguendo bene gli elementi che appartengono all'insieme, che sono rappresentati dall'«interno» da quelli che non vi appartengono, che sono rappresentati dall'«esterno».

E ora, volete mettervi alla prova? Un esercizio facile facile!
Osservate il diagramma di Eulero Venn e indicate se le affermazioni che seguono sono
VERE o FALSE
Tutti i gatti sono mammiferi V F
Tutti i felini sono mammiferi V F
Tutti i vertebrati sono gatti V F
Tutti i mammiferi sono gatti V F
Tutti i mammiferi sono vertebrati V F
ciao
alla prox! :-)

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