Il teorema di Eutidemo :-D

Aperto da Eutidemo, 28 Febbraio 2023, 12:09:49 PM

Discussione precedente - Discussione successiva

Eutidemo

Un matematico, un geometra, un avvocato ed un filosofo, si trovano di fronte al notaio che sta effettuando la divisione in quattro parti di un terreno ereditato dal loro padre; la cui area, di forma quadrata, ammonta complessivamente a 5.024 mq, così come risulta in catasto.
- Benissimo!- esclama il Notaio -In questo caso la divisione ereditaria è facilissima: ed infatti basta dividere in quattro parti il terreno di 5.024 mq, ed a ciascuno di voi spetterà un quadrato di 1.256 mq esatti-
***
- Un momento!- esclama il matematico -Questo non è possibile!-
- Come sarebbe a dire?- replica il geometra - 5.024 mq diviso per 4 non dà forse, come risultato, 1.256 mq?-
- Certamente- ammette il matematico -Ma la cosa non è comunque possibile!-
- E perchè mai?- chiede perplesso l'avvocato.
***
Ed allora il matematico comincia a spiegare per quale motivo, secondo lui, tale divisione non è matematicamente possibile.
- Voi tutti sapete che l'area del cerchio si ricava dalla seguente formula:
A = 𝝅 ⋅ r2
Laddove:
A sta per area del cerchio;
𝝅 per la costante Pi greco che vale 3,14;
r2 equivale alla misura del raggio al quadrato (cioè moltiplicato per se stesso).-
- Questo lo sapevamo tutti!- sbotta irritato il notaio - Ma io ho diviso il terreno quadrato in 4 quadrati, mica in quattro cerchi!-
***
- Ascoltate!- riprende il matematico - In base alla nota formula, in concreto, dato un cerchio con raggio di 20 mt, il calcolo da fare sarà: 3,14 moltiplicato per (20 x 20 = 400).
L'area del cerchio, in tal caso misurerà quindi 1.256 mq (ed infatti 3,14 x 400 = 1.256 mq).
Ma, in questo caso, il quadrato ereditato da ciascuno di noi, che è, appunto, di 1.256 mq, avrebbe un'area uguale a quella di un cerchio con 20 mt di raggio; il che è assolutamente impossibile, perchè ciò vorrebbe dire che il nostro Notaio ha involontariamente effettuato la "quadratura del cerchio"!
- E questo è illegale?- chiede l'avvocato.
- Non è illegale, ma è impossibile!- ribatte il matematico.
***
- Ed infatti- spiega -Nel 1882,  Ferdinand von Lindemann, scienziato e professore dell'Università di Königsberg, dimostrò che la quadratura del cerchio è assolutamente  impossibile;  ciò in quanto la costante π, riguardante il rapporto tra circonferenza di un cerchio e il suo diametro, è un "numero irrazionale".-
***
- Cioè?- chiede il filosofo.
- Cioè un "numero irrazionale" è caratterizzato dal fatto che le cifre decimali non hanno mai fine, come nel caso di un "numero periodico"; con la differenza, però che nel "numero irrazionale" la sequenza delle cifre decimali non è prevedibile.
Ne consegue che il calcolo della superficie del cerchio (il raggio al quadrato moltiplicato per la costante π) porta a un valore irrazionale e quindi non esattamente quantificabile; per cui, dall'impossibilità di un calcolo per la superficie esatta del cerchio deriva anche quella di derivare il valore esatto della superficie del quadrato corrispondente.
Ciò, infatti, implicherebbe di poter risolvere la radice di un numero irrazionale (radice di π): un calcolo impossibile senza ricorrere all'approssimazione -
***
- Non lo metto in dubbio- concorda il filosofo - Perchè io di matematica ne capisco molto poco!
Però, se quello che dici è vero (e senz'altro lo è), secondo me, dall'impossibilità di "quadratura del cerchio", si potrebbe ricavare un "teorema" geometrico matematico molto più generale.-
- E cioè?-
***
- Cioè che, lasciando da parte i "cerchi", se il risultato della radice quadrata della presunta area catastale di un quadrato, moltiplicato per se stesso, non corrisponde all'area dal quale è stato "eradicato", ciò vuol dire che un quadrato esattamente di quell'area non può esistere.
Nel nostro caso, infatti, la radice quadrata del terreno catastale complessivo di 5.024 mq è uguale a 70,88 metri; i quali dovrebbero corrispondere al lato di tale quadrato.
Ma poichè l'area del quadrato si ottiene moltiplicando un lato per se stesso, 70,88 mt x 70,88 mt dovrebbe dare come risultato  5.024,00 mq ; mentre, invece, sia pure con un piccolo scarto, ci dà soltanto 5.023,97 mq.
Per cui, matematicamente, un quadrato "esattamente" di 5.024 mq non può esistere, perchè la sua radice quadrata moltiplicata per se stessa dà 5.023,97 mq.
Peraltro, non può esistere neanche la quarta parte "esatta" di tale quadrato, cioè un quadrato "esattamente" di 1.256 mq; ed infatti la sua radice quadrata (35,44 mt) moltiplicata per se stessa dà 1.255,99 mq.
Quasi uguale, ma non uguale!-
***
-Diversamente, se il risultato della radice quadrata dell'area di un quadrato, moltiplicato per se stesso, corrisponde esattamente all'area dal quale è stato "eradicato", ciò vuol dire che un quadrato di quell'area può matematicamente esistere in modo preciso.
Ad esempio, se un quadrato ha un'area di 400,00 mq, la sua radice quadrata è pari a 20,00 mt; e moltiplicando tale lato di 20,00 mt per se stesso, otterremo "esattamente" 400,00 mq.-
***
- Per cui tu sostieni che esiste un numero indefinito di quadrati dall'"area esatta impossibile", a prescindere da quelli che cercano di "quadrare" il cerchio?- chiede il matematico.
- Questo non lo so!
Potrebbe anche darsi che il numero indefinito di quadrati dall'"area esatta impossibile" (poichè il risultato della radice quadrata della loro area, moltiplicato per se stesso, non corrisponde esattamente all'area dal quale è stato "eradicato"),  corrisponda a quelli che cercano di "quadrare" il cerchio (come nel nostro caso); però questo non sono in grado di valutarlo!
Tu cosa ne pensi?-
***
P.S.
Considerata la mia scarsissima competenza geometrica e matematica, è molto probabile io abbia scritto degli sfondoni e commesso non solo degli "errori concettuali", ma anche  dei veri e propri "errori di calcolo"; nel qual caso vi prego di scusarmi, e di non infierire, "sparando sulla croce rossa"! :(
Così come vi prego di scusarmi, e di non infierire, se non ho fatto altro che "scoprire l'acqua calda"! :(

Phil

Forse non ho capito il senso del dialogo, ma mi sembra solo una questione di arrotondamento: il lato del terreno (se perfettamente quadrato) è esattamente 70,880180586677401607964500390145 metri, che elevato al quadrato dà senza arrotondare i 5024 metri quadri di partenza. Per dividerlo per quattro occorrono quattro quadrati da 35,440090293338700803982250195073 metri per lato (esattamente 1256 metri quadrati per ogni sotto-quadrato).
Nella realtà si procederà ovviamente per approssimazione grossolana, non certo al millimetro, nel dividere la proprietà, ma matematicamente mi sembra filare tutto liscio (soprattutto se consideriamo che π non è esattamente 3,14 bensì 3,1415926535897932 e oltre, quindi l'area del cerchio non quadra essendo 1.256,63706143591... metri quadri).

Eutidemo

#2
Ciao Phil. :)
Hai capito esattamente il senso del mio dialogo; sono io che sono stato "tradito" dalla "calcolatrice online" che ho utilizzato, la quale, come risultato delle radici quadrate, mi ha dato:
a)
70,88 mt lineari secchi, senza ulteriori decimali.
b)
35,44 mt lineari secchi, senza ulteriori decimali.
***
Di qui scaturivano tutti i miei seguenti calcoli, ragionamenti e "teoremi", perchè la "calcolatrice online" non mi aveva fornito tutti i decimali delle due radici quadrate; almeno avrebbero potuto precisare che, per ragioni di spazio, si limitavano soltanto ai primi due.
Invece non l'hanno fatto, traendomi così in inganno. >:(
***
Ed invece, come da te correttamente riportato, i risultati esatti e completi delle radici quadrate erano:
a)
70,880180586677401607964500390145 metri (che elevato al quadrato dà senza arrotondare i 5024 metri quadri di partenza)
b)
35,440090293338700803982250195073 metri per lato (che elevato al quadrato dà senza arrotondare esattamente 1256 metri quadrati per ogni sotto-quadrato).
***
Per cui, partendo da dati numerici incompleti, quali quelli fornitimi dalla dalla "calcolatrice online" che avevo utilizzato, tutto il mio conseguente ragionamento deve considerarsi fallace, in quanto fondato su premesse erronee; anche se, in questo caso, credo non per mia colpa. :(
***
Ti chiedo comunque scusa per il tempo inutile che ti ho fatto perdere, e ti ringrazio per le tue precisazioni.
***
Un saluto. :)
***
(P.S. Dove diamine la trovo online una calcolatrice che mi dia tutti i decimali completi di una operazione?)

Phil

Non c'è affatto da scusarsi, anzi mi hai fatto ripassare un po' di matematica che male non fa. Per quanto riguarda la calcolatrice, ho usato quella di Windows (calc.exe o link "annidato" nel menu avvio), offline e sempre affidabile.

iano

#4
Ricollegandosi all'altra discussione aperta da Eutidemo , la quadratura è un metodo di misura, in base al quale si potrebbe dire che non tutte le figure hanno una misura, cioè un area misurabile.
A suo tempo, quando ciò si è scoperto, qualcuno avrà gridato al nichilismo, visto che si era costretti a indicare un numero con un simbolo, pi greco, non potendosi scrivere per esteso perchè aveva INFINITE CIFRE  con schema non ripetitivo (scandalo allora come oggi, a quanto pare, niente di nuovo sotto il sole quindi) dopo la virgola.
Per salvarci dal nichilismo avremmo dovuto quindi rinunciare a calcolare l'area del cerchio, seppur approssimandola.
Col senno di poi non sarebbe stato ragionevole farlo, e col senno di oggi possiamo aspettarci che lo scandalo si ripeta, vedi ''paradosso del raddoppio delle sfere'' dove sono implicati ''pezzi''senza misura.
Déjà vu.
Eienstein: ''Dio non gioca a dadi''
Bohr: '' Non sei tu Albert, a dover dire a Dio cosa deve fare''
Iano: ''Perchè mai Dio dovrebbe essere interessato ai nostri giochi?''

Eutidemo

Ciao Phil :)
Beato te a cui basta "ripassare" un po' la matematica; io, invece, prima di parlarne a sproposito, dovrei "ristudiarla ex novo", in quanto al liceo classico, ne ho fatta poca e male (e molto tempo fa).
Senza contare che il mio Q.I. "matematico" è inferiore al mio Q.I. "linguistico" e "spaziale".
***
Per cui, visto che tu, in materia, ne sai (e ne capisci) molto più di me, vorrei farti due domande, per curiosità personale:
.
1)
Invece di dire che la "quadratura del cerchio" è "impossibile" (come effettivamente è), non sarebbe più semplice dire :
a)
Che l'area del  cerchio non è mai esattamente "misurabile", a causa del  𝝅 (3,14), i cui decimali sono pressochè infiniti e/o indefiniti:
b)
Per cui, visto che l'area del  cerchio non è "mai" esattamante "misurabile", di conseguenza è "impossibile" equipararla a nessuna altra forma geometrica esattamente "misurabile"; il che, per una questione di mera "logica", oltre che di "matematica".
Cioè, invece di dire che la "quadratura del cerchio" è "impossibile", perchè non dire che è "impossibile" anche la "triangolatura", la "rettangolatura", la "pentagonatura" del cerchio, e via dicendo?
Oppure queste sono invece possibili (confesso la mia ignoranza in materia)?
Inoltre, se è vero che l'area del  cerchio non è "mai" esattamante "misurabile", di conseguenza dovrebbe essere "impossibile" equipararla esattamente neanche all'area di un qualsiasi altro cerchio; perchè, se nessun cerchio è "mai" esattamante "misurabile", come si fa a dire che è "esattamente identico" ad un altro cerchio?
E' "esattamente identico" solo se ci si ferma agli stessi decimali (il secondo o il centomilessimo), ignorando quelli che vengono dopo.
.
2)
La circostanza che la "quadratura del cerchio" sia "impossibile" comporta che anche la "cubatura" della "sfera" sia parimenti impossibile?
Ovvero che il volume della sfera sia anch'esso "non misurabile" in alcun modo preciso?
Penso, nella mia nescienza, che dovrebbe essere così, perchè nella formula del calcolo del volume della sfera c'è sempre di mezzo il "π": V = 4/3πr. raggio.
Però, immergendo una sfera materiale in un contenitore graduato, il suo volume può conoscersi "esattamente" (almeno sotto il profilo "fisico") trasformandola in "parallelepipedo rettangolo"; il quale, in determinati casi, potrebbe essere anche un "cubo".
Il che, ovviamente, tenendo conto dei principi della fisica che regolano il comportamento dei solidi immersi in un liquido; e che, comunque, la "fisica", anche se è strettamente collegata alla "matematica", è una cosa alquanto diversa, essendo "concreta" e non "astratta".
***
Un saluto! :)
***
P.S.
Se le mie domande sono troppo stupide, sei esonerato dal rispondere!

Eutidemo

Ciao Iano :)
Concordo con te che, laddove una figura geometrica, come il cerchio, non sia esattamente misurabile, dobbiamo rassegnarci alle approssimazioni; altrimenti cadremmo nel "nichilismo" (se non altro sotto il profilo operativo).
Un saluto! :)

baylham

A giudicare dai numeri calcolati dall'elaboratore, le radici quadrate di 5024 e 1256 sono numeri irrazionali, i risultati sono quindi approssimazioni.

atomista non pentito

Ecco , mi e' tornato il mal di testa :)

Phil

@Eutidemo

Baylham ha ragione e probabilmente è molto più indicato di me a rispondere alle tue domande; io al massimo posso "somatizzare" come (ed empatizzare con) atomista.
Comunque non mi sottraggo dal dirti la mia (da incompetente): credo si possa affermare che è impossibile la "poligonatura" del cerchio (poligono da infiniti lati), ma si usa «quadratura» forse perché è il poligono più intuitivo e facile da "gestire" per i calcoli di confronto con il cerchio. Per quanto riguarda invece il confronto fra cerchi, suppongo sia sufficiente riferirsi al raggio: cerchi con ugual raggio, avranno uguale area. Sul volume della sfera (o di un cilindro) forse l'effetto dell'irrazionalità del π viene approssimato tanto quanto è approssimata la misurazione del volume dell'innalzamento del liquido.

iano

#10
Citazione di: Eutidemo il 01 Marzo 2023, 06:22:17 AM
Ciao Phil :)
.
1)
Invece di dire che la "quadratura del cerchio" è "impossibile" (come effettivamente è), non sarebbe più semplice dire :
a)
Che l'area del  cerchio non è mai esattamente "misurabile", a causa del  𝝅 (3,14), i cui decimali sono pressochè infiniti e/o indefiniti:
b)
Per cui, visto che l'area del  cerchio non è "mai" esattamante "misurabile", di conseguenza è "impossibile" equipararla a nessuna altra forma geometrica esattamente "misurabile"; il che, per una questione di mera "logica", oltre che di "matematica".
Cioè, invece di dire che la "quadratura del cerchio" è "impossibile", perchè non dire che è "impossibile" anche la "triangolatura", la "rettangolatura", la "pentagonatura" del cerchio, e via dicendo?
Oppure queste sono invece possibili (confesso la mia ignoranza in materia)?
Inoltre, se è vero che l'area del  cerchio non è "mai" esattamante "misurabile", di conseguenza dovrebbe essere "impossibile" equipararla esattamente neanche all'area di un qualsiasi altro cerchio; perchè, se nessun cerchio è "mai" esattamante "misurabile", come si fa a dire che è "esattamente identico" ad un altro cerchio?
E' "esattamente identico" solo se ci si ferma agli stessi decimali (il secondo o il centomilessimo), ignorando quelli che vengono dopo.
.
Ha già risposto Phil.
Io aggiungo una battuta.
Dire che il cerchio non è quadrabile equivale a dire che il quadrato non è cerchiabile.
In sostanza bisogna assumere ''assiomaticamente cosa sia misura'' delle altre cose, cercando di riportare ad essa le altre cose.
Se assumo ad esempio che la misura sia il ''cerchio'', non essendo il quadrato cerchiabile, allora esso avrà misura approssimativa, ma non esatta.

Provare a quadrare il cerchio equivale a chiedersi ''quanti quadrati misuri un cerchio'', e provare a cerchiare un quadrato significa chiedersi ''quanti cerchi misuri un quadrato''.
Possiamo assumere un rettangolo al posto di un quadrato ''come misura''.
La risposta è si, ma bisogna tener conto delle scelte che oggi noi possiamo fare e che gli antichi non potevano fare.
Noi oggi potremmo scegliere un rettangolo con lati fra loro incommensurabili, mentre gli antichi non potevano fare questa scelta, in quanto che esistano lati incommensurabili è stata una scoperta successiva.
Quindi possiamo fare qualunque scelta al di là delle conseguenze pratiche, oppure fare scelte convenienti.

Gli antichi davano per scontata la commensurabilità, ma hanno scoperto che non tutto è commensurabile con grande sorpresa.
Tutto è commensurabile a tutto in un mondo quantizzato, ma non in un mondo continuo.
Noi in che mondo viviamo?
In nessuno dei due secondo me, se troviamo ugualmente utile applicare la matematica del continuo quanto quella del discreto.
Eienstein: ''Dio non gioca a dadi''
Bohr: '' Non sei tu Albert, a dover dire a Dio cosa deve fare''
Iano: ''Perchè mai Dio dovrebbe essere interessato ai nostri giochi?''

Eutidemo

Ciao Baylham.
Tu scrivi: "A giudicare dai numeri calcolati dall'elaboratore, le radici quadrate di 5024 e 1256 sono numeri irrazionali; i risultati sono quindi solo delle approssimazioni."
Ma se le radici quadrate dei lotti catastali quadrati di 5024 mq e di 1256 mq, come tu sostieni, sono "numeri irrazionali", ciò vuol dire che anche le aree di alcuni quadrati sono il prodotto di "numeri irrazionali" moltiplicati tra di loro (lato per lato), e, quindi, necessariamente approssimate?
Se così fosse il mio "teorema" sarebbe valido!
***
Ed infatti, se il risultato della radice quadrata della presunta area catastale di un quadrato, moltiplicato per se stesso, non corrisponde all'area dal quale è stato "eradicato", ciò vuol dire che un quadrato "esattamente" di quell'area non può esistere.
***
Oppure, come è molto probabile, c'è qualcosa che "non quadra" nel mio ragionamento? ::)
***
Ed infatti, secondo te, è mai possibile che il lato di un quadrato sia misurabile solo per "approssimazione", e che la sua lunghezza sia costituita da un numero "irrazionale"?
Ma se la cosa non fosse possibile, allora non dovrebbe essere possibile neanche che esistano lotti catastali quadrati di 5024 mq e di 1256 mq, le cui radici quadrate, come tu sostieni, sono "numeri irrazionali".
***
Basta, sto davvero cominciando a "dare i numeri"; perdonatemi!
***
Un saluto! :)
***
P.S.
Mi sembra, però, che i risultati della tua calcolatrice non concordino con quella di Phil!

Eutidemo

Citazione di: atomista non pentito il 01 Marzo 2023, 10:37:01 AMEcco , mi e' tornato il mal di testa :)
Ti capisco perfettamente! :(
Io sto perdendo il bandolo ::)

Eutidemo

Ciao Phil. :)
Tu dici che Baylham ha ragione.
Però:
.
1)
Tu hai scritto che i risultati esatti e completi delle radici quadrate del lotto completo e di quello quadripartito erano:
a)
70,880180586677401607964500390145 metri, che elevato al quadrato dà senza arrotondare i 5024 metri quadri di partenza.
b)
35,440090293338700803982250195073 metri per lato, che elevato al quadrato dà senza arrotondare esattamente 1256 metri quadrati per ogni sotto-quadrato.
.
2)
Baylham, invece, ha scritto "A giudicare dai numeri calcolati dall'elaboratore, le radici quadrate di 5024 e 1256 sono numeri irrazionali; i risultati sono quindi solo delle approssimazioni."
.
***
Mi sembra, quindi, che i risultati dei vostri elaboratori non coincidano, o sbaglio?
***
.
***
Per il resto, invece, sebbene dal basso della mia nescienza, penso di poter essere d'accordo con te sul fatto che cerchi con ugual raggio, avranno uguale area; ma allora non si può dire anche che sfere dello stesso raggio avranno lo stesso volume?
***
Un saluto! :)
***

iano

@Eutidemo.
Secondo me per uscire dalla confusione dovresti concentrarti sul significato di ''misura''.
Io ho provato spiegarlo modo mio.
Si può capire cosa significhi che qualcosa non ha misura solo se si ha chiaro cosa sia la misura.
La confusione può nascere dal fatto che si tratti di un concetto a noi familiare, per cui diamo per scontato di sapere bene cosa sia, ma magari non è così.
Dicendo di ''misurare qualcosa'', partiamo col piede sbagliato, perchè la misura non riguarda solo ciò che andiamo a misurare, ma riguarda il metro non meno del misurato.
Riguarda cioè il confronto fra DUE COSE, una delle quali si assume convenzionalmente come metro, e l'altra come cosa da misurare.
Dal confronto, diversamente da come credevano gli antichi, si potrà scoprire che non tutte le cose sono fra loro commensurabili.
Un altro modo di dirlo è che una delle due può avere rispetto all'altra misura irrazionale.
Per fare un esempio, se il mondo fosse quantizzato, il quanto sarebbe la misura di ogni cosa, e ogni cosa risulterebbe commensurabile ad altra.
Eienstein: ''Dio non gioca a dadi''
Bohr: '' Non sei tu Albert, a dover dire a Dio cosa deve fare''
Iano: ''Perchè mai Dio dovrebbe essere interessato ai nostri giochi?''