numeri relativi

E' a noi noto il significato di misura di una grandezza se ad esempio vi dico che un blocco di marmo pesa kg 7 o che un recipiente alla capacità di 3 litri  i numeri 3 re 7 sono le misure delle due grandezze  considerate la prima rispetto al kg  e la seconda rispetto al litro

può esservi invece incertezza se dico che un certo giorno  la temperatura  è stata di 2 gradi centigradi  perché la temperatura può essere al di sopra o al disotto dello 0 che è la temperatura  del ghiaccio fondente; così se vi dico che il celebre matematico Archimede è nato  ne 287 rimanete indecisi se prima o dopo Cristo

Vi sono delle grandezze che possono variare in due versi  opposti sorge quindi la necessità  di  esprimere la misura di queste grandezze in modo da evitare incertezze
a tale scopo  si è convenuto di far precedere il numero che esprime  la misura di una di tali grandezze dal segno + o dal segno -

Si conviene ad esempio con +2 una temperatura al di sopra dello zero e - 2 una temperatura al disotto dello 0
Similmente per indicare che si ha un credito  di 100 euro  scriveremo + 100 euro  per indicare un debito di 500 euro scriveremo - 500 euro
se conveniamo  di indicare con 0 i punti  che si trovano sul livello del mare la misura del vertice del monte Bianco si indicherà con + 4800 metri mentre la misura del punto più profondo del Mediterraneo si indicherà con -4400 metri
si è così introdotto un nuovo insieme di numeri  come

+2 -100  +4800

questi numeri che sono preceduti dal segno + o - sono numeri relativi chiameremo assoluti i numeri  interi e frazionari senza segno

I numeri relativi  preceduti dal segno + si dicono numeri positivi così sono positivi

+54   + 1,5

sono negativi i segni preceduti dal segno -

-4  -5,6

le potenze

- si dice potenza di un numero un prodotto di più fattori  tutti uguali  a quel numero 
Il fattore che si deve ripetere si dice base  quanti sono i fattori si dice esponente o grado di potenza

L'elevamento a potenza è una legge di composizione interna per l'insieme dei numeri naturali.

proprietà  delle potenze

- il prodotto di più potenze di egual base è una potenza che ha la stessa base e per esponente la somma degli esponenti

5^2 x 5^4 = 5^6

La potenza di una potenza è uguale ad una potenza che ha la stessa base e per esponente il prodotto degli esponenti

(3^2)^4 = 3^8

Il quoziente di due potenze della stessa base la seconda con esponente minore di quello della prima  è uguale a una potenza che ha la stessa base e per esponente la differenza degli esponenti.

Per elevare alla potenza un prodotto  si può calcolare il prodotto  delle potenze dei singoli fattori

(2^3 X 5)^2 = 2^6 x 5^2

per elevare a potenza un quoziente si può calcolare  il quoziente e quindi la sua potenza oppure  calcolare il quoziente  delle potenze del dividendo e del divisore

(7:5)^3 = 7^3 :5^3

La potenza con esponente 0  di un numero qualunque diverso da 0  è uguale a 1

storia della matematica

le origini dell'algebra

Il termine  "algebra" deriva dall'arabo al-jabr, nome con cui il matematico al-Khuwarismi, che per primo lo usò  indicava i passaggi  da lui ideati per la soluzione di quelle particolari espressioni dette equazioni. In seguito  il significato si allargò  ulteriormente e oggi abbraccia un campo della matematica assai più vasto e vario.
Al-khuwarismi  era un matematico e astronomo arabo  e attivo nella "casa della sapienza"  centro culturale  fondato dal califfo Al-Ma -Mun attorno al 850 a.C..
Questo studioso  che in seguito sarebbe diventato famoso nell'Europa Occidentale scrisse vari libri  di matematica, di geometria  e di astronomia.
La sua aritmetica esponeva il sistema indiano di numerazione. L'opera originale sull'aritmetica  è andata perduta ne è rimasta solo una traduzione latina  del XII secolo  con il titolo algoritmi sul calcolo numerico indiano. In quest'opera espone in maniera così chiara  il nuovo sistema di numerazione  indiano  che si pensa sia stato  questo il motivo per cui in Europa si diffuse l'errata convinzione  che fossero stati gli arabi gli inventori del nostro sistema di numerazione.
L'opera più importante di questo matematico arabo fu però "la scienza della riduzione e del confronto". Questo testo da cui è derivato appunto il termine algebra ci è giunto a noi  in due versioni araba e latina  contiene una trattazione  sulle equazioni lineari  e quadratiche
Le sue opere svolsero un ruolo assai importante nella storia della matematica  furono infatti una delle fonti principali in cui il sistema di numerazione e l'algebra entrarono in Europa Occidentale.

Vediamo ore una equazione  di primo grado a un'incognita

5x+1=3(2x-1)

un'equazione si presenta  in generale come un'uguaglianza  in cui compaiono  una o più incognite.
Essa è la traduzione numerica di un problema  la cui soluzione consiste nel dare valore a x in modo che l'uguaglianza sia vera cioè trovare quel numero che sostituito a x rendono il primo  termine uguale al secondo.
Ricordiamo il principio della riduzione dei termini e il trasporto da un membro all'altro  di un termine con il segno cambiato.
ecco la soluzione

5x+1= 6x-3

aggiungendo -1 e togliendo  6x ad ambo i membri si ha

5x+1-1-6x = 6x-6x-1-3

ed eliminando  i termini opposti  otteniamo

5x-6x = -1-3

quindi  -1x = -4

da cui si ricava   che  x= 4

l'abaco

Un problema costante  per l'uomo  è stato quello a sveltire  i calcoli dapprima fu probabilmente  nell'antica Babilonia che ci si accorse che,  con l'aiuto  di una tavoletta su cui potevano rimanere impressi  dei segni si potevano eseguire in modo più corretto e veloce calcoli altrimenti  troppo complicati e faticosi:
In seguito  ma non si sa con esattezza né dove né come (forse nell'antico Egitto), venne inventato l'abaco  che possiamo considerare la prima macchina calcolatrice costruita dall'uomo.
L'abaco  è stato uno strumento  ingegnoso  che permise di eseguire operazioni sui numeri rappresentandoli con oggetti (es. sassolini, noccioli di frutta  ecc.)  introdotti in bastoncini fissati a un supporto . La radice del termine greco abax, abakos, che significa "tavoletta cospersa di polvere" per tracciarvi  figure  geometriche  e fare calcoli, non è  collegabile con altri figure geometriche e fare calcolo, non  è collegabile con altri vocaboli  della stessa lingua greca antica probabilmente dall'ebraico  abaq, che significa "polvere" e comunque  dai popoli del vicino Oriente.
I matematici  dell'antica Grecia conoscevano le scoperte dei popoli mediterranei  e seppero rielaborarle con apporti originali, ma i loro sforzi non ebbero  un risvolto  pratico.  I progressi da essi compiuti nella matematica non servirono all'organizzazione materiale della società  ma divennero un gioco dell'intelligenza.
E' risaputo a questo proposito , che anche le possibilità offerte dallo sviluppo della scienza e della tecnica non erano orientate a un'applicazione pratica, a un aumento della produttività del lavoro  o alla liberazione dalla fatica del lavoro, ma erano solo espressione della capacità inventiva dell'intelligenza. Lo stesso pregiudizio influenzò anche la matematica.
Dobbiamo perciò ai maggiori algebristi indiani e arabi  molte delle scoperte aritmetiche e algebriche di cui ci serviamo ancor oggi quotidianamente:
Chi introdusse in Italia, e quindi in Occidente, tali scoperte furono i ceti mercantili delle repubbliche marinare. Le  conoscenze matematiche ebbero la loro massima diffusione dopo l'invenzione della carta e della stampae dopo la riforma protestante. Lo stesso  Martin Lutero volle che, accanto alla Bibbia venissero stampati  i primi libri di aritmetica. Gli algebristi  indiani e poi arabi avevano scoperto  i ventagi del sistema numerico posizionale e se ne servirono per semplificare i calcoli con grandi vantaggi  per quelli classi sociali che si servivano dei calcoli per le loro attività mercantili e commerciali. IN particolare furono essi che diffusero l'abaco  nel paesi dell'Occidente.
Ancor oggi questa semplice calcolatrice è usata per fare i conti da russi, cinesi e giapponesi, in bar, negozi, ristoranti  ecc. 
Da noi  i bambini usano un adattamento particolare  dell'abaco, il pallottoliere  come giocattolo  istruttivo per imparare i fondamenti dell'aritmetica divertendosi.
Naturalmente l'abaco  costituito di fani mobili lungo asticelle  non è che un tipo probabilmente inventato dai cinesi: Gli arabi ne inventarono  invece anche di diversa costruzione per esempio uno ancor oggi usato costituito  fondamentalmente  da una specie di griglia.