Categoria: math

Costante di Eulero-Mascheroni

Il limite della differenza tra la serie armonica troncata e il logaritmo naturale è un numero. Possiamo non capire nulla di teoria dei numeri, analisi matematica o amenità simili, ma è affascinante quanto meno sapere che la differenza fra due cose astratte e tendenzialmente infinite è un numero.

CostanteEM.png

Più precisamente è il numero γ.

γ ≈ 0,57721 56649 01532 86060 65120 90082 40243 10421 59335 93992 35988 05767 23488 48677 26777 66467 09369 47063 29174 67495

Non sappiamo ancora (uno dei tanti misteri nascosti nei numeri che maneggiamo quotidianamente) se tale costante è un numero razionale (praticamente ha un numero finito di decimali) o irrazionale (hai voglia a continuare a scrivere numeri dopo la virgola), ma sappiamo che se fosse razionale dovrebbe avere più di 10^242080 cifre!!

Si dice che Hardy abbia addirittura offerto la sua cattedra a Oxford a chi fosse stato in grado di dimostrare l’irrazionalità della costante di Eulero-Mascheroni. Hilbert considerò questo problema come “inaffrontabile”, etichettandolo come un problema dinanzi al quale i “Veri Matematici” non sanno come muoversi… e se ne stanno lì sconsolati.

La costante può svilupparsi in diverse serie (che vi risparmio) ed integrali (dai quali vi sollevo), è legata all’integrale esponenziale (che rimandiamo alla prossima volta), a funzioni gamma e digamma (che blandamente capisco) ed è alla base della funzione Z di Riemann (…magari….) che è a sua volta uno dei presupposti della teoria dei numeri e dei numeri primi. Già il fatto di fornirne approssimazioni più o meno accurate è un campo di ricerca della matematica.

Sempre toccando la cosa da “fruitore”, ovvero da ominide che cerca (vanamente) di imparare e solo nei suoi sogni più reconditi si immagina di poter avanzare la conoscenza a riguardo, rimango sempre impelagato nel provare a replicare qualcuno di questi passaggi matematici e “scoprire” la regolarità ed a tratti la rassicurazione che da sapere di giocare con l’infinito per avere un numero costante che, almeno in una certa approssimazione, so anche scrivere.

0.577; numero forse troppo sottovalutato dai non addetti ai lavori (possiamo candidare il 22.06 come giorno della suddetta costante (potrebbero essere alcune cifre dei decimali che ancora non conosciamo 🙂 )?

WU

PS. Ed il fatto che non è una costante che pare avere un equivalente “banale” nella vita quotidiana, in qualche forma della natura, nella dimensioni delle piramidi e cose del genere ne aumenta il fascino ulteriormente.

Praticamente un trionfo della regolarità dell’impalpabile.

PPSS. Qui un bel saggio a riguardo

Annunci

Cos’è un sorite?

Voi sapete cosa sia un sorite? Io, ovviamente, no.

La sua accezione etimologica è quella di mucchio, cumulo (di grano); difficilmente, tuttavia, lo troverete usato nel suo senso letterale, dato che è ormai da tradizione associato al paradosso su di esso formulato per primo da Eubulide di Mileto (che bel nome…).

Allora, cambiamo leggermente la domanda: cosa è un mucchio?

Una massa di roba, direi. Un sacco di oggetti. Si, ok, ma numericamente quando si inizia a parlare di cumulo?

Prendiamo, ad esempio, un mucchio di sabbia. E’ chiaro che se dalla massa tolgo un singolo granello quasi (… per usare un eufemismo) non me ne accorgo; il mucchio rimane un mucchio.

Tolgo un altro granello, stesso risultato. Ho sempre dinanzi a me il sorite che mi guarda. E così via, ma ad un certo punto il mucchio non sarà più un mucchio… o no?!

gold-pigments-1.gif

Dipende dai presupposti dai quali parto.

Assumiamo, ad esempio, che io ammetta che un certo numero di granelli è un mucchio e che tale numero (1 milione? 1 miliardo? poco conta) meno uno è ancora un mucchio. In tal caso mi ritrovo con la sorprendente conclusione che 1 granello è un mucchio (diciamo che la mia personalissima logica non fa particolare reticenza in questo)

Assumiamo invece che fino ad un certo numero di granelli non si parli di mucchio, dal granelli X+1 allora avrò davanti un sorite, e ci sarà proprio un singolo specifico granello che ha trasformato alcuni granelli in un mucchio (… mi convince un po’ meno).

In altri termini:

il primo granello non costituisce mucchio, il secondo neppure ecc.; o il mucchio non si costituisce mai o, se si ammette che si costituisce per l’aggiunta di un dato granello, si deve concludere che è stato quel solo granello a far essere il mucchio.

Non possiamo, con la pura ed in questo caso sterile, logica stabilire se queste affermazioni siano vere o false. Proprio perché vogliamo (è la cosa che ci viene più semplice) usare una logica “a due stadi”: o vero o falso. Il paradosso può essere “risolto” infatti ricorrendo a logiche “fuzzy” o polivalenti che ammettono anche valori intermedi fra 0 ed 1 (per i quali non valgono i principi di non contraddizione e del terzo escluso… appunto.).

Il paradosso nasce dal mettere sullo stesso pia un concetto quantitativo (un granello) con uno qualitativo (un mucchio). Sarà poi Hegel a definire il concetto di misura quale ponte fra il mondo qualitativo e quello quantitativo.

Mutatis mutandis (gongolo): se dalla nostra coscienza tolgo una singola consapevolezza posso ancora reputarmi una persona cosciente? In questo caso, ammetto, ancora più difficile; se non altro identificare il perimetro della singola consapevolezza… figuriamoci un po’ il sorite della coscienza (che mi immagino come un mucchio di consapevolezze, no!?).

WU

PS.
Vogliamo aggiungere una litigata ad un grande amore?
Vogliamo togliere una libertà dalla democrazia?

PPSS. Sulla stessa scia, e dello stesso “autore“:

  • Conosci l’uomo che si avvicina ed è incappucciato? No. Se gli togliamo il cappuccio, lo riconosci? Si. Dunque conosci e non conosci la stessa persona.
  • Un uomo con molti capelli non è certamente calvo. Se a quest’uomo cade un capello, egli non diventa calvo. Tuttavia se, uno dopo l’altro, i capelli continuano a cadere l’uomo diventerà calvo. Ma quindi quand’è che un uomo può essere definito calvo? La differenza tra calvo e non-calvo risiede in un solo capello?
  • Un uomo possiede ciò che non ha perso. Un uomo non ha perso le corna, dunque le ha.

1729

Era inverno e faceva freddo. Quel freddo londinese che ti entra nelle ossa. Nessuno aveva voglia di incamminarsi a piedi per le strade bagnate e grigie ed i taxi erano merce rara.

Godfrey Harold Hardy (…nome che, diciamocelo è proprio da romanzo noir…) ne cercava disperatamente uno. Ne cercava, magari, anche uno che potesse avere un bel numero, un numero con un qualche significato. Si, lui, matematico di professione e di vocazione, ci badava molto a queste cose.

Ma non era il giorno giusto per coccolare le sue fisse da matematico. Il tempo era inclemente e doveva assolutamente raggiungere l’ospedale. Li, infatti, il suo caro amico Srinivasa lo aspettava.

Srinivasa, matematico, e cultore della matematica, anche lui era costretto in quel letto da parecchio tempo per via delle sue cagionevoli, ed in continuo peggioramento, condizioni di salute. Le visite di Hardy erano, fra le poche che riceveva, quelle che gli facevano più piacere. I due potevano infatti interloquire amabilmente sui temi matematici più disparati alleviando la sofferenza della degenza di Srinivasa e stando ben alla larga da futili e vacui discorsi.

Quando finalmente Hardy arrivò in ospedale era tardi e mezzo bagnato si presentò al capezzale dell’amico raccontandogli la difficoltà di reperire un taxi in quella giornata ed il suo rammarico a dover essersi adattato a prendere il primo che passasse, senza neanche aver potuto scegliere i numero. E che tristezza, aggiunse Godfrey, nel costatare che il numero del taxi che aveva appena preso non aveva nessun interesse matematico: 1729.

Senza nessuna esitazione, dal candido letto in cui giaceva da giorni Srinivasa lo interruppe subito: “No Hardy, è un numero estremamente interessante: è il minimo intero che si può esprimere come somma di due cubi in due modi diversi!”

Hardy restò immobile e senza parole. Matematico non certo di secondo piano aveva passato tutto il tragitto in taxi a cercare di dare un senso a quel maledetto numero senza trovarlo; Srinivasa, invece, aveva immediatamente identificato il senso di quel numero.

Di li a poco Srinivasa sarebbe morto, ma il 1729 fu da quel giorno in poi battezzato numero di Hardy-Ramanujan e gettò le basi dei numeri Taxicab, nome scelto ovviamente non casualmente.

WU

PS. Cambiano registro narrativo (ammesso che il mio romanzamento precedente possa essere definito un “registro”…): 1729 è il più piccolo numero che possa essere espresso come la somma di due cubi positivi in due modi differenti.

Generalizzando 1729 è il più piccolo numero che si può rappresentare in n modi diversi come somma di due cubi positivi.

Ovvero 1729 è il più piccolo numero Taxicab. Hardy (assieme ad E.M. Wright), evidentemente molto segnato dall’episodio, ha poi dimostrato che esiste un Taxicab per ogni valore di n. La cosa però non aiuta a trovarne i valori.

Ad oggi gli unici Taxicab conosciuti sono cinque, precisamente quelli per n<6. Ta(2) = 1729 (geniale intuizione…); Ta(3)= 87539319 (che ci da subito una rapida idea di quanto possano essere maledettamente grandi i numeri Taxicab… contrariamente al numero dei taxi in circolazione quando uno li cerca…).

PPSS. I numeri Taxicab fanno il paio con i numeri Cabtaxi che ne sono sostanzialmente una generalizzazione (… quante derivazioni da una geniale intuizione di una mente superiore, sulla quale conto di ritornarci, in un letto d’ospedale…).

I numeri Cabtaxi sono infatti i più piccoli interi positivi che possono essere espressi in n modi come somma di due cubi positivi o negativi o pari a 0. I numeri Cabtaxi ad oggi conosciuti sono quelli fino ad n=10. Cabtaxi(1) = 1 (ovviamente) e Cabtaxi(2)=91 (enjoy).

The Euler line

Ortocentro (punto di incontro delle altezze), baricentro (punto di incontro delle mediane) e circocentro (incontro degli assi dei lati) di un triangolo non sono parolacce. Per alcuni sono parole sanscrite, per altri reminiscenze dei tempi della scuola, per pochissimi punti geometrici con un significato. Direi che per nessuno sono punti familiari nel disegno di un cerchio o di un triangolo.

Ad ogni modo, a parte il loro significato geometrico è affascinante (e non lo scopro di certo io) vedere come questi punti, che parrebbero avere un significato abbastanza arbitrario, in realtà si dispongono docilmente su una unica retta: la retta di Eulero:

“Start with any triangle, draw the smallest circle that contains the triangle and find its center. Find the center of mass of the triangle — the point where the triangle, if cut out of a piece of paper, would balance on a pin. Draw the three altitudes of the triangle (the lines from each corner perpendicular to the opposite side), and find the point where they all meet. The theorem is that all three of the points you just found always lie on a single straight line, called the ‘Euler line’ of the triangle.”

EulerLine.png

E non è tutto; il baricentro divide anche il segmento che unisce ortocentro e circocentro in due parti che sono (lo si dimostra, non lo si intuisce) l’una il doppio dell’altra.

Vogliamo continuare? Il centro della circonferenza che passa per i tre punti medi dei lati del triangolo (il così detto cerchio di Feuerbach) indovinate dove si colloca? Giace esattamente sulla solita retta di Eulero, e divide anche a metà il segmento che va dall’ortocentro al circocentro.

E poi venitemi a dire che non c’è una bellezza intrinseca in questa faccenda della matematica (ed in questo caso della geometria) che nasconde sorprese anche in concetti assolutamente astratti ed apparentemente scorrelati. A volte mi viene il dubbio che dobbiamo ancora scoprire bene cosa c’è sotto.

WU

Generi numerici

… e non numeri generici.

Sono un fermo sostenitore che abbiamo bisogno delle nostre piccole certezze per sentirci tranquilli. Per trovare il nostro posto nel mondo abbiamo bisogno che il mondo, come lo conosciamo noi, sia quello. Abbiamo bisogno di dei punti di riferimento, di sapere che sole sorgerà di nuovo, che dopo il 1238764781 viene il 1238764782.

Ed abbiamo bisogno di sapere di che sesso siano le figure e le cose che ci circondano. Indipendentemente da tutto, abbiamo bisogno di sapere se stiamo parlando di/con un uomo o una donna. O meglio maschio o femmina.

Gendered information plays a prominent role in how people interpret both the physical and social environments in which they live. Research has shown that individuals begin to acquire information about gender as early as 6 months of age, when infants start to distinguish males and females

Ed a questo diktat nulla fa eccezione (si, ci sarebbe il neutro in qualche lingua, ma è una generalizzazione dei due casi di cui sopra), compresi i numeri. Ma di che sesso sono i numeri?

Diciamo che la risposta a questa domanda rientra nel campo del genere percepito delle cose; ovvero quella parte del nostro inconscio che ha, come dicevamo prima, bisogno di sapere se parliamo di maschi/femmine indipendentemente dalla nostra lingua/età/cultura/religione/istruzione/etc.

Beh, si da il caso che questo studio (in realtà un insieme di due campagne “sperimentali” su 315 soggetti) ha proprio cercato di dettagliare questo fenomeno arrivando alla conclusione (se di conclusione si può parlare) che:

odd numbers seemed masculine while even numbers seemed feminine

“Sicuramente” per i numeri ad una cifra. Per quelli a due cifre è tendenzialmente ancora vero anche se:

men viewed 2-digit numbers as relatively masculine, regardless of whether they were even or odd

NumGender.png

Altro risultato interessante dello studio (ma come dicevamo qui non lo scopo principale ed in questo caso, non essendo possibile che lo studio desse risultati negativi, non è stato spacciato per lo scopo primario) è che:

Although both men and women showed this pattern, it was more pronounced among women

Dal mio punto di vista credo che (ovviamente!) mi condizioni molto il contesto in cui sento (o meglio inconsciamente associo il pensiero) i numeri: 1 mi sembra maschile se è un tavolo e femminile se è 1 mela. Se penso alla pura sequenza numerica tenderei a dire che i numeri sono tutti femminili, che è un genere che associo inconsciamente alle cose astratte (o neutri, al limite, ma questa credo sia una sovrastruttura).

WU

Generatore lineare congruenziale

La matematica è per sua natura abbastanza ordinata, abbastanza ripetitiva ed abbastanza prevedibile. Certo, abbastanza.

In un mondo come questo è quindi non proprio banalissimo avere la generazione di numeri che siano veramente, ma veramente casuali. Ci si accontenta spesso di numeri pseudo-casuali (ovvero numeri generati da un algoritmo che pur essendo deterministico produce una sequenza che ha circa le stesse proprietà statistiche di una sequenza casuale) tipicamente perché il vero caso non serve poi a molto ed è computazionalmente difficile da ottenere.

In altre parole esiste un’equazione “semplice” per ottenere una sequenza di numeri che sembra prodotta dal caso. L’algoritmo LCG (Linear Congruential Generator) è uno dei più vecchi, semplici e conosciuti algoritmi che ci danno l’impressione del caso.

L’algoritmo si basa su un modulo (m), un moltiplicatore (A) ed un incremento (C); uno dei valori della successione, il cui periodo è al più m, è quindi definito da:

Xn+1 = (A Xn + C) mod m

Inutile dire che la semplicità dell’equazione (ed il conseguente largo uso anche in algoritmi numerici) si paga in termini di bontà dei risultati; la scelta dei tre coefficienti diventa fondamentale (e potrebbe essere a sua volta il frutto di un generatore di numeri casuali 🙂 ).

Ed ora facciamo qualche prova:

LCG.png

Cose simpatiche:

  • il penultimo caso è l’algoritmo della Borland C/C++
  • se A ed m sono molto maggiori di C, i valori della successione si schiacciano su C
  • nel primo e secondo caso (ed in generale per ogni combinazione di fattori abbastanza semplice e lineare) la successione è tutt’altro che casuale
  • ovviamente più grandi sono (numericamente) i tre fattori e più l’aspetto casuale della faccenda viene fuori.

… pensateci la prossima volta che vi viene chiesto di dire un numero a caso.

WU

Centootto

  • 108: numero di cuciture della palla da baseball. Eredità dei segni impressi dalle dita di Manitù, Grande Spirito dei Pellerossa, su una sfera di argilla modellata per far divertire i piccoli della tribù.
  • 108: numero atomico dell’Hassio. Precedentemente noto come unniloctio e poi battezzato Hassio in onore dell’Assia, regione dove è situato l’istituto di ricerca che lo ha sintetizzato per la prima volta nel 1984
  • 108: numero parte della successione Tetranacci, ovvero la sequenza illimitata di interi in cui ogni termine è uguale alla somma dei quattro termini precedenti (Fibonacci solo dei due precedenti…): 0, 1, 1, 2, 4, 8, 15, 29, 56, 108, …
  • 108: numero iperfattoriale di 3 (numero perfetto): 1^1 * 2^2 * 3^3 = 108. E’ anche un numero potente, ovvero può essere espresso come il prodotto di un quadrato per un cubo
  • 108: numero di Harshad, ovvero divisibile per la somma delle proprie cifre
  • 108: primo numero della terne pitagorica 108, 144, 180
  • 108: ampiezza di ogni angolo interno di un pentagono regolare nella geometria euclidea
  • 108: numero sacro di Iduismo, Buddhismo, Sikhismo e Giainismo
  • 108: numero di grani del Mala
  • 108: numero di grani del Juzu, del Mala e del Aksamala
  • 108: numero di nomi delle divinità induiste
  • 108: numero di sentieri che conducono a Dio e numero di linee di linee di energia che convergono al chakra del cuore
  • 108: numero di respiri giornalieri da fare per praticare la meditazione pranayamaed arrivare all’illuminazione.
  • 108: diametro massimo di Stonehenge in metri
    108: numero di Gopi (pastorelle) danzanti con Krishna nello Srimad Bhàgavatam
  • 108: numero di krana (mosse) della danza cosmica di Shiva Nataraja nello Shivaismo
  • 108: numero dei peccati nel Buddhismo tibetano
  • 108: numero di minuti della primo volo spaziale del primo cosmonauta della storia, Yuri Gagarin, attorno alla Terra
  • 108: numero delle stelle sacre nell’astrologia cinese
  • 108: nome dell’asteroide 108 Ecuba. Asteroide della Fascia principale orbitante all’interno della famiglia di asteroidi Igea
  • 108: rapporto fra la distanza tra la Terra e Sole ed il diametro del sole
  • 108: rapporto fra il diametro del Sole ed il diametro della Terra
  • 108: rapporto fra la distanza tra la Terra e la Luna ed il diametro della Luna
  • 108: numero di rintocchi della campana che festeggia il nuovo anno in Giappone
  • 108: numero delle tentazioni terrene mortali, delle bugie umane e dei deliri cui una persona deve resistere per raggiungere il Nirvana
  • 108: numero del più corto tra i Sura del Corano, Al-Kawthar (L’Abbondanza): “In verità ti abbiamo dato l’abbondanza; Esegui l’orazione per il tuo Signore e sacrifica!; In verità sarà colui che ti odia a non avere seguito”
  • 108: numero dei pretendenti di Penelope, moglie di Ulisse, nell’Odissea
  • 108: la tempistica di alcuni cicli dell’ordine segreto cristiano Rosacroce
  • 108: prodotto delle cifre dei giorni di un anno bisestile: 3 * 6 * 6 = 108
  • 108: numero che indossava il ciclista Wouter Weylandt durante la terza tappa del Giro d’Italia 2011. Il ciclista perse la vita in tale occasione e la direzione ritirò il numero

WU

PS. Come mi ci sono imbattuto? Oggi è il 12 Settembre. Chi non farebbe subito, poco prima del caffè tipicamente, 12*9?