Mi permetto di rispondere a gandalff e irishtales...censuratemi, lapidatemi, fatequellochevoletatemi...me lo merito..lo so! Non ha molto senso scusarsi ma...scusatemi!
Premessa: questa sarà una digressione matematica (stupenda!) per i miei amici e tutti gli altri che si sono incuriositi. (Per gli amici degli inglesismi dichiariamo --Off Topic On--)
Richiesta: se qualcuno che ne sa più e meglio di me trova degli errori me lo segnali (sono sempre possibili..) gli sarò grato!
Promessa: se poi qualcuno si interessa e vuole approfondire, per me sarà un piacere sia con pm che non ma in quest'ultimo caso..aprirò un altro argomento in "chiacchiere in libertà".
gandalff ha scritto:Magari parlare di insieme dei numeri naturali e insieme dei numeri reali?
Non so, faccio fatica a comprendere un'aritmetica normale e una o più aritmetiche speciali (dei numeri con segno, dei numeri con frazione, dei numeri con una i.....).
Magari sbaglio io, anzi sicuramente sbaglio io, però la definizione di aritmetica normale e aritmetica dei numeri con segno non l'avevo mai vista prima e non l'ho più vista dopo
Il problema con la matematica è che si insegnano (a mio sindacabilissimo avviso, sia chiaro) le cose sbagliate perché si "pensa" sia più semplice imparare qualcosa a memoria di sbagliato ma che comunque "torna" piuttosto che far imparare un centesimo delle cose ma facendo ragionare cento volte di più..facendo "capire" una volta per tutte (è sicuro più difficile e lungo ma invece che ripetere le stesse cose (almeno) tre volte nel ciclo base degli studi forse organizzare i programmi dalle elementari alle superiori col fine di capire e non quello di imparare..non so cosa sarebbe più efficiente..così di sicuro la maggioranza di chi non studia matematica dice che non la capisce (perché "non ci arrivo"...e ti credo..non te la spiegano!!)..vabbé...).
I numeri naturali sono un insieme dotato di struttura, l'aritmetica è una teoria.
Credo che per aritmetica "normale" volessero intendere la struttura standard per l'aritmetica (quella dei numeri naturali...) (tradotta, forse giustamente, forse no, con "normale") ed è una struttura non una teoria..
Consideriamo un linguaggio (ovvero oggetti a disposizione utilizzabili) che sia una quintupla (0,+,*,S,≤) dove lo 0 è una costante (un "oggetto" sintattico..); + e * sono funzioni binarie (somma e prodotto...una funzione è un oggetto che "prende" in pasto alcuni oggetti e ne sputa fuori un altro..una funzione binaria ne prende due e ne sputa uno...); S è una funzione unaria ("successore", unaria:si mangia un oggetto e ne sputa uno) e ≤ è una relazione binaria (una relazione è una collezione di "gruppi" ordinati di oggetti tutti con lo stesso numero di elementi, una relazione binaria è un insieme di coppie ordinate...
In questo linguaggio l'aritmetica (di Peano) è la teoria (un insieme di enunciati, proprietà...) che a partire dal linguaggio appena descritto deriva (ovvero i cui enunciati sono dimostrabili a partire da) quanto segue (che è la teoria "aritmetica"):
- qualunque sia x non è vero che 0=S(x) [ovvero lo zero non è successore di nessuno]
- per ogni x e y se S(x)=S(y) allora x=y [ovvero se due oggetto hanno lo stesso successore allora sono lo stesso oggetto]
- qualunque sia x si ha che x+0=x [ovvero lo zero è neutro per la somma]
- qualunque siano x e y si ha che S(x+y)=x+S(y) [e così sappiamo come fare le somme]
- qualunque sia x si ha che x*0=0 [ovvero lo zero è "assorbente" per la moltiplicazione]
- qualunque siano x e y si ha che x*S(y)=(x*y)+x [e così sappiamo fare i prodotti]
- qualunque sia x si ha che 0≤x [ovvero lo zero è un minimio per la relazione considerata]
- qualunque siano x e y allora y≤S(x) se e solo se (y≤x oppure y=S(x)) [ovvero il "successore" e successore rispettando l'ordine]
e in fine il mitico schema di induzione (schema perché la frase che segue in realtà sono infinite frasi, una per ogni possibile formula F)
-SE fissati determinati argomenti di F (tutti tranne uno) allora 1) essa "vale" considerando l'elemento "libero" come 0 e poi 2) supponendo che valga mettendoci un x qualsiasi riusciamo a dimostrare che vale anche mettendoci il successore di x
ALLORA F vale (su quegli argomenti determinati all'inizio) mettendo nel posto libero qualunque x vogliamo metterci! [ovvero se qualcosa vale per zero e supponendo valga per x riusciamo a mostrare che vale anche per il suo successore allora vale per ogni possibile x] {per vedere un bell'esempio di uso del principio di induzione mostriamo che nessun x e uguale al suo successore. Infatti questo, per zero vale, in quanto ce lo dice il primo assioma! ora supponiamo che valga per un generico x, ovvero che sia falso che x=S(x) vogliamo riuscire a mostrare che allora la cosa vale per il successore di x, ovvero che è falso che S(x)=S(S(x)) ma questo ce lo dice il secondo assioma, infatti se fossero uguali allora S(x)=S(S(x)) e quindi x=S(x) contro quello che abbiamo appena supposto. Dunque abbiamo visto che vale per zero, abbiamo visto che supponendo valga per x allora vale per il successore di x e quindi ...grazie all'induzione..vale per ogni possibile x!! ovvero qualunque sia x non è vero che x=S(x) cioè nessun numero (nella teoria dell'aritmetica) è il suo proprio successore!}
Questa è l'aritmetica (che consta di tutti gli enunciati che sono dimostrabili a partire dagli assiomi enunciati---scusate la digressione della digressione ma un assioma è, di fatto, un enunciato...quindi avrei potuto scrivere "a partire dagli enunciati enunciati"
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..me la sto facendo addosso dal ridere
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).
La struttura standard per l'aritmetica è quella data da una collezione di oggetti strutturata che chiamiamo N (i numeri naturali con la struttura adeguata coerente con quanto scritto sopra..ovvero somma, prodotto, successore, ordine che rispettano gli assiomi..il tutto è ben formalizzabile nella teoria degli insiemi ma non è questo il luogo..). Diciamo, per farla breve, che i numeri naturali (con tutte le cose che rispettano..) sono il modello standard dell'aritmetica.
Con "aritmetica con segno" dovrebbe aver inteso la struttura standard con il segno ovvero la struttura dei numeri relativi (Z) che è definita a partire considerando come elementi degli "insiemi di numeri naturali"..ovvero consideriamo tutte le possibili coppie di numeri naturali (a,b) allora possiamo dividerle in "gruppi" dicendo che due coppie (a,b) e (a',b') stanno nello stesso "gruppo" se (e solo se) a+b'=a'+b (e nella teoria aritmetica, così come nella sua struttura standard dei numeri naturali è tutto lecito e ben definito..)...bene ognuno di questi "gruppi"
È un numero relativo! Consideriamo allora il gruppo contenente (0,0) e diciamo che questo "gruppo" è lo "zero". Poi, in ogni altro "gruppo", ci sarà solo un'unica coppia che ha come primo elemento 0, oppure (se questo non accade..cioè non ce ne sono di coppie con primo elemento 0) una sola che ha come secondo elemento 0 (infatti se ad esempio a'=0 allora a'+b dev'essere uguale ad a+b' con b' non zero (perché se no (a',b') sarebbe lo "zero"..) ma se b' non è zero allora vogliamo mostrare che nemmeno a è zero infatti se lo fosse allora a+b' sarebbe b' e quindi a'+b, che è b sarebbe b' e quindi (a,b) e (a',b') sarebbero la stessa coppia!). A questo punto indichiamo con "+a" il "gruppo" (unico) che contiene la coppia (a,0) e con "-a" il "gruppo" (unico) che contiene la coppia (0,a). ...poi è un fatto che per convenzione il "+" venga omesso...e si pensi e si lavori coi nomi degli oggetti (ovvero 0, 1, -1, 2, -2, ecc..) invece di che cosa "siano"
e questa è la struttura..poi la sua "teoria" (che deriverà da quella aritmetica) è, di nuovo, l'insieme di tutti gli enunciati che "valgono" in tale struttura e che si riesce a dimostrare da essi (sempre a partire dall'aritmetica...infatti gli elementi che "compongono" i numeri con segno restano pur sempre oggetti di quella teoria!!)
Detto questo...e risposto (spero) a Gandalff..(tranquillizzandolo sulla, in realtà, corretta traduzione (modulo sottintendere "struttura" e accettare di tradurre "standard" con "normale")) quello che è mirabolante e il fatto che:
[color=#FF00FF]Irishtales[/color] ha scritto:Ma dinnanzi ad una aritmetica normale (ce n'è una "anormale"?!) e quella dei numeri con segno (...?! ) getto la spugna, non potendo gettare anche io il libro nella differenziata...
ebbene sì (pensando alle strutture..come abbiamo visto la teoria aritmetica quella è..): ne esiste infatti una anormale ovvero non-standard ed è un gran bel capolavoro (oltre al fatto che si può dimostrare con un pochino di lavoro che ne esistono un numero continuo (ovvero pari alla quantità di numeri reali...che è molto di più della quantità di numeri naturali..) di differenti modelli non standard (strutture) per l'aritmetica...ovvero strutture che soddisfano tutti gli assiomi dell'aritmetica ma..non sono i numeri naturali!...magggico!!)
{piccolissima nota...la teoria è sempre la stessa...quella che parte dagli assiomi citati...la struttura standard, quella dei numeri relativi, quelle non standard...ecc..sono strutture ovvero "mondi" in cui gli "oggetti" sono "messi" in modo tale da soddisfare tutti gli enunciati della teoria...noi siamo abituati a confondere le cose..perché nessuno ce le insegna..ma un conto sono l'immagine che ho dei numeri interi (tipo una sequenza infinita di punti equidistanti disposti in linea uno "dopo" l'altro a partire da un punto che è il primo e chiamo zero...ad esempio) e un conto sono le proprietà che questa struttura soddisfa...la teoria è l'insieme delle proprietà che voglio siano soddisfatte: l'aritmetica! Una struttura è un mondo che le rispetta tutte: quella standard, quella non standard...)
Nella struttura standard infatti ogni numero è identificabile come un certo "successore del successore del successore....del successore di zero" (tipo ho una freccina lunga sempre uguale che mi unisce i miei punti e ogni punto è collegato al successivo da una freccina
E ogni punto è collegato a zero da un cero "numero" di freccine consecutive di cui la prima parte, appunto, dallo zero). Senza scendere nei dettagli, consideriamo ora una struttura formata a partire da quella dei numeri naturali ma a cui abbiamo inserito un oggetto
a dichiarando semplicemente che è un oggetto che non può essere scritto come successore iterato di zero (cioè non è "raggiungibile" a partire da zero seguendo le freccine) e inserendo, coerentemente con quanto dobbiamo rispettare, anche tutto quello che serve .... ebbene, tutto funziona comunque, tutti gli assiomi dell'aritmetica continuano a valere ancora ma abbiamo generato tutta una collezione di nuovi oggetti (a partire da quell'unico aggiunto) di cui , ognuno di questi "nuovi" elementi, è propriamente più grande di ogni numero naturale...inoltre l'insieme così generato resta numerabile (ovvero ha la stessa quantità di oggetti dei numeri naturali e propriamente meno dei reali).
Concludo questa digressione descrivendo l'affascinante mondo di questa struttura non standard per l'aritmetica...diamo per scontato che sappiamo cosa sono i numeri relativi (interi con segno) e cosa sono i numeri razionali (le frazioni per dirla in breve) i numeri relativi si indicano con Z, quelli razionali si indicano con Q (quelli naturali con N). Bene. Pensate di considerare l'insieme dei numeri naturali (la struttura..i pallini "uno dopo l'altro")..e poi (nel senso..dopo tutti i naturali!!)..aggiungeteci Q (la struttura..i pallini per Q..ovvero una serie di pallini senza un primo pallino né un ultimo pallino e tale che tra due pallini distinti ce ne sia sempre un'altro distinto da entrambi). A questo punto sostituite ad ognuno di questi elementi (pallini) di Q , una copia esatta di Z (i pallini per Z). Fine. Di fatto avete i (pallini per i) naturali e
poi avete Q "copie" di (pallini per) Z disposte con la stessa struttura di Q. ...Johnny è quasi magia Johnny..riprova di nuovo Johnny..e come sempre riusciraiii
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è un incanto!!
Ah quasi dimenticavo...parlando di numeri reali direi proprio che non si parla più di aritmetica...ma di analisi (e..per i più curiosi..anche l'analisi ha modelli non standard
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...leggermente più famosa credo che sia più facile infatti l'aver sentito parlare di analisi non standard piuttosto che di aritmetica non standard..).
--Off Topic Off--
Ciao ciao,