venerdì 9 gennaio 2009

Le 10 formule matematiche ...

... che hanno cambiato la faccia del mondo.

C'è poco da fare: le formule matematiche sono anche belle!
La bellezza dei simboli, delle formulazioni stesse...
La matematica è arte!

"Il dottor Googol ha condotto un sondaggio personale su quali formule gli scienziati considerassero "le 10 formule matematiche che hanno cambiato la faccia del mondo".
... la maggioranza degli intervistati erano matematici (professori, professionisti e studenti di dottorato).
Ecco la risposta a questa domanda data dalle circa 50 persone interessate che hanno fornito al dott Googol la loro opinione su quali fossero le equazioni più importanti ed influenti.
In ordine di preferenze ottenute

LE TOP 10
1.
$E=mc^{2}$
2.
$a^{2}+b^{2}=c^{2}$
3.

4.
$x= \frac{ (- b+/- \sqrt{ b^{2}-4ac) } }{ 2a} $
5.
$\vec F=m\vec a$
6.
$1+e^{iπ}=0$
7. $c=2πr; \quad a= πr^{2}$
8.
$\vec{ F } = \frac{ Gm_1m_2 }{ r^{2}} $
9.
$f(x)= \Sigma c_ne^{ \frac{ inπx }{L }$
10.
$e^{iθ}=cosθ+isinθ$ ,
$imparentata\quad con \quad a^n+b^n=c^n, n≥2$
Quante di queste formule conoscete? Se ne riconoscete più di cinque, probabilmente le vostre conoscenze sono maggiori di quelle del 99% del resto del mondo. Se avete riconosciuto tutte le equazioni nell'elenco ....., vi siete meritati un posto accanto alle divinità antidiluviane.
Ecco qualche spiegazione per alcune delle formule.
3. Una delle equazioni di Maxwell per l'elettromagnetismo (non mi è riuscita con LaTex!) *
4. Formula risolutiva per le equazioni di secondo grado nella forma ax²+bx+c=0
5.
La seconda legge di Newton, che collega forza, massa e accelerazione
7. Circonferenza e area di un cerchio
9. Rappresenta una serie di Fourier.
10. La prima formula è l'identità di Eulero che mette in relazione l'esponenziale e le funzioni trigonometriche; la seconda formula rappresenta l'Ultimo Teorema di Fermat."

Da Le Meraviglie dei Numeri - Clifford Pickover - Sfide Matematiche 15

* commenta Maurizio, a proposito di Maxwell:
aggiungerei la seguente relazione:
JCM = dp/dt (termodinamica)
Non a caso James Clerk Maxwell si firmava proprio dp/dt.
grazie Maurizio :-)
Anche Cristian++ mi invita ad allungare la lista:
"ne manca anche un'altra che ritengo bellissima:
$\sum_{n=0}^{+\infty} \frac{1}{n^2} = \frac{\pi^2}{6}$ [Eulero forever]
sommiamo infiniti numeri e viene fuori una cosa finita non mette un po' i brividi :) ?"
grazie Cristian :-)

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[Esercitazioni] Tabella razionali

Un lavoro di Giulia realizzato in Excel:
Una tabella dove le intestazioni di colonna e riga costituiscono rispettivamente numeratore e denominatore di una frazione. Si chiedevano osservazioni sui numeri razionali generati...


Giulia è stata brava con la grafica,
@Gimmi:
hai usato in modo appropriato i riferimenti misti di cella! La tabella realizzata velocemente, vero?
@Saverio: anche tu non troppo disinvolto con i riferimenti!
:-)
Il file di Giulia è piaciuto a maestra Renata e quindi ...si può scaricare tabellaraz_Giulia.xls
- con il metodo seguito da Gimmi per compilare la tabella :)

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La divisione: consapevolezze!

Letto ieri su Giornale di classe,
ho proposto stamane ai ragazzi di seconda il problema:


Un professore di matematica, per decidere quale allievo interrogare procede nel seguente modo: moltiplica per 2 i giorni del mese e divide il risultato per il giorno della data odierna. Il resto della divisione individua il numero nell’elenco dell’alunno da interrogare. Se il resto è zero non viene interrogato nessuno.
Oggi è uscito il numero 16. Sappiamo che il mese è novembre e che il quoziente della divisione è 2.
Che giorno è oggi?
Abbiamo osservato che non può essere mai interrogato uno studente il cui numero sul registro è uguale o superiore al giorno della data odierna.
Perché?


Gimmi per primo poi Maria e Sara e a seguire altri...
hanno risolto così:
60 -16 = 44
44 : 2 = 22
x = 22
spiegandomi:
tolgo 16 da 60 perché così ho un numero che diviso per quella data non mi da resto.
Il numero è 44, lo divido per 2 per fare l'inversa, e mi da 22. La data era il 22.

La seconda risposta ha richiesto qualche sollecitazione in più, comunque è stata data:
perché il resto della divisione non può mai essere uguale al divisore oppure maggiore, altrimenti sbaglio la divisione!
Bravi raga!:-)

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giovedì 8 gennaio 2009

La fontana. E le progressioni aritmetiche

Ragazzi, un semplice problema:
La fontana.
Nel giardino del paese di Bellagioia c’è una fontana come quella rappresentata nella figura.
La prima vasca, dove c’è lo zampillo, contiene 5 litri d’acqua.
La seconda contiene 8 litri in più della prima, la terza 8 litri in più
della seconda e così via sino alla settima.
Quanti litri contiene complessivamente la fontana quando le 7 vasche sono tutte colme?

L'ho premesso, il problema è semplice, direi elementare, e sono certa che non avrete difficoltà a risolvere.
Tuttavia esso ci dà l'occasione per approfondire, in qualche caso affrontare, il discorso sulle progressioni aritmetiche.
Consiglio di rivedere qui sul blog Inserimento dati in Excel e soprattutto
Numeri poligonali. Su quest'ultimo, andate in particolare al punto: I numeri poligonali si possono ottenere sommando gli elementi di progressioni aritmetiche...
Vi accorgete che in una progressione aritmetica la differenza fra qualsiasi termine ed il suo precedente è costante.
Es:
1+2+3+4+.... (ragione r=1, numeri triangolari): 2-1=1; 3-2=1; 4-3=1; ecc.
1+3+5+7+... (ragione r=2, numeri quadrati): 3-1=2; 5-3=2; 7-5=2; ecc.
1+4+7+10+13+... (ragione r=3, numeri pentagonali): 4-1=3; 7-4=3; 10-7=3; ecc.
E' la differenza costante tra due termini consecutivi che viene appunto chiamata ragione (r) della progressione.
Ora, notate che nel nostro problema della fontana abbiamo a che fare con una progressione aritmetica?






Qual è la ragione r, della progressione?
Il problema chiede i litri di acqua totali quando le 7 vasche siano piene.
Possiamo dunque vederlo come:
Somma di n termini consecutivi di una progressione aritmetica.
Sotto forma di gioco matematico, sul blog abbiamo già incontrato un problema simile: ... alla corte di Carlomagno. Problemi per rendere acuta la mente dei giovani­

Su quel post non lo scrissi, ma:
Si racconta che il maestro delle elementari di quello che sarà chiamato il re dei matematici, C.F. Gauss, propose questo problema sperando di impegnare i suoi studenti per almeno 1 ora: “Sommare i primi 100 numeri naturali”. Quello che chiedeva il maestro era determinare il risultato di: $\sum_{n=1 }^{100 } n = S_{100} = 1+ 2 + 3 + 4 + ... + 100$
[questo bel simbolo è quello di sommatoria, si usa per indicare, in forma compatta, una somma da... a..., è la lettera sigma maiuscola dell'alfabeto greco]
Gauss risolse il problema in molto meno di 1 ora, senza alcun errore! Ecco come fece.
Dispose i numeri da 1 a 100 in ordine crescente e poi li riscrisse allineati in colonna ordinandoli in modo decrescente.
Infine eseguì la somma in colonna scoprendo che otteneva 101 ogni volta, ossia 100
volte .
1, 2, 3,...., 98, 99, 100
100, 99, 98, ...., 3, 2, 1
_________________________________
101, 101, 101, ... , 101, 101, 101
(per 100 volte)
Il risultato della somma dei primi 100 numeri risultava essere quindi:
$S_{100}= \frac{ 1+100 }{ 2} *100=5050$
Il ragionamento di Gauss si può estendere ad una successione qualunque di cui si voglia determinare la somma di n termini consecutivi conoscendo il primo (a1) e l’ultimo (an).
Si ottiene la formula generale:
$S_{n}= \frac{ a_{1}+a_{n} }{ 2} *n$
Dunque ... possiamo sfruttare questa per risolvere rapidamente il nostro problema!
Il primo termine della progressione è ... ? L'ultimo termine è ... ? (quanti 8 bisogna aggiungere?)

Ma non finisce qui! :-)
Volutamente più sopra, ho scritto la progressione aritmetica del contenuto delle vasche in quel modo così ordinato (anzi, ho creato appositamente un'immagine).
Eh, volevo dare l'idea di un ... trapezio!
Ma forse è meglio se lo rappresento così:
La formula per il calcolo della somma dei termini di una progressione qualsiasi non ricorda quella dell'area di un trapezio?
Somma delle basi : (a1 + an)
per altezza: (n)
diviso 2.
Ancora una volta abbiamo quindi dato un significato geometrico ai numeri, in questo caso a una formula.

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