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.

FIBONACCI

Fra le numerosi questioni  matematiche  e algebriche di cui si occupò Fibonacci  quella delle successioni merita  un particolare cenno.
 Anche perché  su di esse Fibonacci costruì  un interessante problema quello dei conigli
Supponiamo, diceva Fibonacci, diceva di  chiudere in un'apposita gabbia  una coppia di conigli maschio e femmina  in modo che generino altri  conigli supponiamo ancora che i figli raggiungano la maturità sessuale per  generare all'età di due mesi   e che riproducano a loro volta una nuova coppia di conigli maschio e femmina e che anche questi generino  a loro volta  una coppia simile  alla fine di ogni mese successivo.
se nessun coniglio  muore quante coppie di conigli  ci saranno alla fine dell'anno ?

seguiamo la soluzione attraverso un grafico 

Fibonacci diceva che seguendo la coppia iniziale A  del mese di gennaio  in febbraio ci saranno due coppie  A E B  in marzo ci sarà una nuova coppia  C nata dalla A    e le due precedenti
In aprile le cose si complicano  sono trascorsi due mesi  e anche la coppia B comincia a prolificare.
Avremo allora oltre alle tre copie di marzo la D nata dalla A  e la E  nata dalla B.
In maggio  la situazione diventa ancora più complessa  perché anche la C la copia nata in marzo comincia a prolificare 
alle cinque  coppie precedenti  si aggiungono anche la F dalla A  la G nata dalla B e la H nata dalla C
Il ragionamento continua in modo analogo  per il numero di coppie nel mese di giugno  di luglio e così via fino alla fine dell'anno il numero di copie nei mesi considerati Fibonacci lo inscrive in una sequenza

 1,2,3,5,8,13 .....

non è difficile  scorgere tra questi numeri  una legge che ne regola la formazione  dal numero 3 in poi  i successivi  sono dati dalla somma dei due numeri precedenti

1, 2,    3              5                   8            13
      2+1    2+3           3+5             5+8

di questo passo è facile individuare il numero delle coppie  nei mesi successivi a giugno

in luglio              8+13  =21
in agosto            13+21 = 34
in settembre       21+34 = 55

e così via fino a dicembre

alla fine dell'anno ci saranno 233 coppie di conigli 
Evidentemente una volta scoperta la legge di composizione  la successione si può estendere all'infinito
Fibonacci non approfondì  in seguito il problema delle sequenze  di numeri si dovette giungere al XIX secolo perché i matematici  più noti approfondissero  il tema delle successioni  e dele loro proprietà formali.
Uno di qesti un certo Lucas fece studi seri e profondi sulle sequenze (conosciute come serie di Fibonacci)
che iniziano  con due numeri interi qualsiasi  e in cui  la legge di formazione prevede che ogni numero successivo sia la somma dei due precedenti
Le sere di Fibonacci hanno colpito  la fantasia dei matematici  e di appassionati che hanno cercato di scoprirvi proprietà e teoremi nascosti 
recentemente le serie di Fibonacci  hanno rivelato la loro utilità nei moderni metodi di programmazione elettronica soprattutto nella selezione dei dati  nel recupero delle informazioni  e nella generazione di numeri casuali

gioco con i numeri - i numeri perfetti

Chi ha dimestichezza con le proprietà dei numeri può  tentare di risolvere questo gioco.

cercare tre numeri interi e positivi la cui somma risulti uguale al loro prodotto 

una soluzione può essere questa

1X2X3=1+2+3= 6

si noti che i numeri 1,2,3, sono anche divisori di 6 che costituisce la loro somma

si continui il gioco  trovando quei numeri  dopo il 6 che goda della stessa proprietà.
Questi numeri si chiamano  "numeri perfetti"


Fra i matematici  antichi Euclide famoso soprattutto per i suoi Elementi di geometria  e vissuto ad Alessandria d' Egitto  durante il periodo della sua massima attività (306 -283 a.C.)  riuscì a elaborare la folrmula che sintetizzasse la struttura formale dei numeri perfetti

N= 2^n-1*(2)^n  -1

dove il secondo fattore cioè (2)^n  - 1 deve essere un fattore primo cioè divisibile solo per se stesso e 1. quindi bisogna dare a n un valore per cui  (2)^n  -1  è primo