Εμφάνιση αναρτήσεων με ετικέτα Μαθηματικά παράδοξα. Εμφάνιση όλων των αναρτήσεων
Εμφάνιση αναρτήσεων με ετικέτα Μαθηματικά παράδοξα. Εμφάνιση όλων των αναρτήσεων

Το μαθηματικό παράδοξο των Πυθαγορείων




Ο Πυθαγόρας γεννήθηκε στη Σάμο και πέθανε στο Μεταπόντιον της κάτω Ιταλίας, κατά την διάρκεια του 5ου αιώνα π.Χ. Στην πόλη Κρότωνα της κάτω Ιταλίας, ίδρυσε την περίφημη σχολή του, η οποία είχε επιστημονικό και θρησκευτικό χαρακτήρα. Η σχολή ακολουθούσε αυστηρούς κώδικες μυστικότητας και παρήγαγε μαθηματικό έργο, και όχι μόνο, γύρω στα 150 χρόνια.
 Η εισαγωγή στη σχολή δεν ήταν καθόλου εύκολη υπόθεση. Κατ΄αρχήν ο υποψήφιος έπρεπε να μπορεί «να κρατάει το στόμα του κλειστό», πράγμα ιδιαίτερα δύσκολο για τους σημερινούς Έλληνες. Η δοκιμασία, κατά τη διάρκεια της οποίας άκουγαν μόνο τον Πυθαγόρα, χωρίς να τον βλέπουν, διαρκούσε 5 ολόκληρα χρόνια! Στη συνέχεια άκουγαν συμπεράσματα, χωρίς αποδείξεις (ακουσματικοί) και επιτέλους στο τέλος μάθαιναν και τις αποδείξεις (μαθηματικοί).
Η μετάδοση των γνώσεων γίνονταν πάντοτε προφορικά. Ο Πυθαγόρας δεν άφησε τίποτε γραπτό. Αυτά καλό είναι να έχουν υπόψη τους οι σημερινοί υποψήφιοι, οι οποίοι διαμαρτύρονται για την δυσκολία εισαγωγής τους στα Πανεπιστήμια.

   Για τους Πυθαγόρειους, βασικό δόγμα είναι ότι κάθε πράγμα εκφράζεται με αριθμό. Η ουσία όλων των πραγμάτων βρίσκεται στους αριθμούς και στις μαθηματικές σχέσεις. Προσπαθούν να εξηγήσουν τη δημιουργία του σύμπαντος με τη βοήθεια των παντοδύναμων αριθμών. Σημειώνουμε ότι την εποχή αυτή γνωστοί αριθμοί είναι οι θετικοί, ακέραιοι και κλάσματα. Με τη σημερινή ορολογία θα λέγαμε οι θετικοί ρητοί. 
Ξαφνικά, στις τάξεις των Πυθαγορείων, βρέθηκε μέγεθος που δεν είναι δυνατό να μετρηθεί, να εκφραστεί με αριθμό. Πρόκειται για τη διαγώνιο τετραγώνου με πλευρά ίση 1. Η αδυναμία έκφρασης του μεγέθους με αριθμό αποδείχθηκε πλήρως με μια ιδιοφυή, για την εποχή, μέθοδο, η οποία παρατίθεται παρακάτω.
 Για τους όχι αρκετά μυημένους στα μαθηματικά, παραθέτουμε μια σειρά προτάσεων οι οποίες έχουν διατυπωθεί από τους Πυθαγορείους. Για τους καλύτερα καταρτισμένους, ίσως θεωρηθούν αστείες, πρέπει όμως να σκεφτούν ότι είμαστε στον 5 αιώνα π.Χ. Έχουμε λοιπόν:
’ρτιος ή ζυγός λέγεται κάθε αριθμός που διαιρείται ακριβώς με το 2, δηλαδή έχει τη μορφή 2κ. Περιττός ή μονός λέγεται κάθε αριθμός που δεν διαιρείται ακριβώς με το 2. Έτσι, λοιπόν οι αριθμοί ταξινομούνται σε άρτιους και περιττούς.
Αν το τετράγωνο ενός αριθμού είναι άρτιος, τότε και ο αριθμός είναι άρτιος.
Το τετράγωνο της υποτείνουσας ορθογωνίου τριγώνου ισούται με το άθροισμα των τετραγώνων των καθέτων πλευρών. Πρόκειται για το γνωστό Πυθαγόρειο θεώρημα, το οποίο με την ευκαιρία κακώς αποδίδεται στον Πυθαγόρα, αφού υπάρχουν σαφείς αποδείξεις ότι έχει διατυπωθεί πολύ παλαιότερα από τους Βαβυλώνιους. Η πατρότητα, όμως, της απόδειξης του θεωρήματος, ανήκει στον Πυθαγόρα. 
Απόδειξη. Έστω χ η διαγώνιος του τετραγώνου που έχει πλευρά ίση με 1, τότε από το γνωστό Πυθαγόρειο θεώρημα έχουμε χ2 = 12+1Þ χ2 = 2.
Δηλαδή ένας αριθμός του οποίου το τετράγωνο ισούται με 2! Ποιος αριθμός είναι αυτός;
Έστω ότι υπάρχει τέτοιος αριθμός χ =α / β. Το κλάσμα θεωρείται ανάγωγο, δηλαδή δεν απλοποιείται, με άλλα λόγια δεν υπάρχει αριθμός που να διαιρεί ταυτόχρονα και τους δύο όρους α και β. Αν το κλάσμα δεν είναι ανάγωγο το μετατρέπουμε σε ανάγωγο.  Έχουμε:
 (
α/β)2 = 2 Þ α2 = 2β2 Þ ο α2 είναι άρτιος Þ ο α είναι άρτιος Þ α = 2γ Þ α2 = 4γ2. Αντικαθιστώντας, όπου α2 = 2β2, προκύπτει:
2 = 4γ
Þ β2 = 2γ2 Þ  ο β2 είναι επίσης άρτιος Þ ο β είναι άρτιος.
Δηλαδή οι α, β είναι ταυτόχρονα άρτιοι. Αν όμως συμβαίνει αυτό, τότε το κλάσμα α/β, δεν είναι ανάγωγο, πράγμα άτοπο. Τελικά, σε κάθε περίπτωση καταλήγουμε σε άτοπο, επομένως δεν υπάρχει αριθμός του οποίου το τετράγωνο ισούται με 2.
Η αρμονία των αριθμών κλονίζεται επικίνδυνα. Η αυτοκρατορία των γνωστών αριθμών δέχεται βάρβαρη επίθεση και μάλιστα τεκμηριωμένη. Ο Ίππασος ο Μεταπόντινος, τολμάει να παραβεί τη βασική αρχή της Σχολής και διαδίδει τα δυσάρεστα νέα έξω από τις τάξεις των Πυθαγορείων. Ο Ίππασος χάνεται μυστηριωδώς σε ένα ναυάγιο. Σας θυμίζει τίποτε;
Πρόκειται για το πρώτο ερέθισμα που οδήγησε στη γέννηση των αρρήτων αριθμών. Το μήκος της διαγωνίου ασφαλώς και υπάρχει, μόνο δεν είναι από εκείνους, που είναι γνωστοί στην εποχή των Πυθαγορείων. Το μήκος της διαγωνίου είναι ίσο με 


Χρήστος Λαζαρίδης
Διαβάστε Περισσότερα »

Το παράδοξο των γενεθλίων


Σκεφτείτε πως έχετε σε ένα δωμάτιο μια ομάδα ατόμων και κάνετε  μια 
δημοσκόπηση για την ημερομηνία των γενεθλίων τους. Όπως 
 περιμένει κανείς, όσο περισσότερα είναι τα άτομα αυτά, τόσο μεγαλύτερη
 είναι η πιθανότητα να συμπίπτουν οι ημερομηνίες γενεθλίων για δύο από αυτά. 
Θα περίμενε όμως κανείς ότι η πιθανότητα αυτή ξεπερνάει το 50% για 23 άτομα, 
ενώ για 57 γίνεται πάνω από 99%;
Χωρίς να μπλέξουμε (ακόμα!) με πολύπλοκους μαθηματικούς τύπους, ας ρωτήσουμε
 ένα προς ένα τα 23 άτομα του δωματίου μας. Το πρώτο άτομο που ρωτάμε θα μας
 δώσει μια συγκεκριμένη ημερομηνία, από τις 365 πιθανές που έχει ένας χρόνος
 (προς το παρόν δε μελετάμε τα δίσεκτα έτη!). Το δεύτερο άτομο, αν μας δώσει μια 
διαφορετική ημερομηνία, αυτή θα πρέπει να είναι μέσα στα 364 ενδεχόμενα 
που ...περίσσεψαν από το πρώτο άτομο. Για το τρίτο άτομο, υπάρχουν 363 ενδεχόμενα,
κ.ο.κ. Αν δούμε τώρα τις πιθανότητες να μη συμπίπτουν οι ημερομηνίες γενεθλίων, για το 
δεύτερο άτομο είναι 364/365 (ο λόγος των δυνατών ενδεχομένων για να μην 
συμπίπτουν οι ημερομηνίες), για το τρίτο είναι 363/365, κ.ο.κ.
Αυτό σημαίνει, σύμφωνα με τον ορισμό των πιθανοτήτων, ότι η πιθανότητα να 
συμβαίνει το αντίθετο από αυτό, δηλαδή να συμπίπτουν τα γενέθλια είναι για το 
δεύτερο άτομο 1-364/365, για το τρίτο 1-363/365, κ.ο.κ. Ενδεικτικά θα αναφέρουμε
 ότι στην πρώτη περίπτωση, η πιθανότητα να συμπίπτουν οι ημερομηνίες δύο 
ατόμων είναι μικρότερη από 0,3%, ενώ στα τρία άτομα ανεβαίνει στο 
...ιλιγγιώδες 0,5%. Πώς, λοιπόν, φτάνουμε στο 50,7%; Αν γνωρίζουμε την 
πιθανότητα να συμβαίνουν κάποια ανεξάρτητα ενδεχόμενα μεμονωμένα, μπορούμε
 να βρούμε την πιθανότητα να συμβαίνουν παράλληλα, αν πολλαπλασιάσουμε τις
 πιθανότητες για καθένα από αυτά. Οπότε σύμφωνα με τον τύπο
η συνδυασμένη πιθανότητα για 10 άτομα γίνεται 12%, για 20 γίνεται 41%, ενώ για 
23 φτάνει στο 50,7%! Αυτό σημαίνει ότι αν έχουμε πολλά (θεωρητικά άπειρα) δωμάτια 
και στο καθένα από αυτά υπάρχουν τουλάχιστον 23 άτομα, τουλάχιστον στα μισά από αυτά θα έχουμε δύο άτομα με την ίδια ημερομηνία γενεθλίων!

Διαβάστε Περισσότερα »

Το Παράδοξο του Αχιλλέα και της Χελώνας



Το συγκεκριμένο παράδειγμα καταλήγει στο συμπέρασμα ότι 
“ο βραδύτερος ουδέποτε θα προσπεραστεί από τον ταχύτερο’’.
Για να παρουσιαστεί αυτή η αντινομία πιο κατανοητή ας υποθέσουμε ότι η χελώνα 
προσπερνά τον Αχιλλέα 100 m και ότι η ταχύτητα uA του Αχιλλέα είναι uA=10 m/sec
 και της χελώνας, uxείναι ux=1 m/sec. Τότε ο Αχιλλέας σε χρόνο t1=10 sec θα διανύσε
ι την απόσταση (ΑΧ1)=100 m, την οποία τον προσπερνούσε η χελώνα. Κατά τη διάρκεια
 αυτού του χρόνου t1 η χελώνα θα διανύσει το διάστημα (x1x2) =10 m. Στη συνέχεια 
για να διατρέξει αυτή την απόσταση ο Αχιλλέας θα χρειαστεί χρόνο t2 =1 sec. Κατά το
 χρόνο t2 η χελώνα θα διανύσει το διάστημα (x2x3) =1 m και ο Αχιλλέας θα το διατρέξε
ι σε χρόνο t3 =1/10 sec.Η κίνηση αυτή θα συνεχίζεται επ’ άπειρο. Έτσι κατέληξε ο Ζήνων,
 ότι ο Αχιλλέας δε θα φτάσει ποτέ τη χελώνα.

Όμως και η αντινομία αυτή αίρεται όπως και η προηγούμενη. Έτσι ο χρόνος t θα δίνεται 
από τη σχέση t=t1+t2+.....+tn  ή t=10+1+1/10+...+1/10ν.  Όμως και αυτή η σειρά έχει πεπερασμένο
 άθροισμα και είναι ίσο με t=111/9 sec.
Διαβάστε Περισσότερα »
Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...