Matematika
Matematika ezagutza-arlo bat da. Bertan sartzen diren gaien artean daude zenbakiak, formulak eta erlazionatutako egiturak, formak eta hauek biltzen dituzten espazioak, eta kantitateak eta euren aldaketak. Gai horiek matematika modernoan irudikatzen dira, zenbakien teoriaren[1], aljebraren[2], geometriaren eta analisiaren[3][4] azpi-diziplina handiekin, hurrenez hurren. Matematikariek ez dute adostasun orokorrik beren diziplina akademikoaren definizio komun bati buruz.
Matematika-jardueraren zatirik handienean, objektu abstraktuen propietateak aurkitu behar dira, eta horiek frogatzeko arrazoimen hutsa erabili. Objektu horiek naturaren abstrakzioak dira, edo, matematika modernoetan, zenbait propietate dituzten entitateetan, axioma deritzenetan. Froga bat da arau deduktiboen aplikazioen segida bat jadanik ezarrita dauden emaitzetan. Emaitza horiek aldez aurretik frogatutako teoremak, axiomak eta, naturaren abstrakzioaren kasuan, kontuan hartutako teoriaren abiapuntutzat jotzen diren oinarrizko propietate batzuk dituzte[5].
Matematika funtsezkoa da natur zientzietan, ingeniaritzan, medikuntzan, finantzetan, informatikan eta gizarte-zientzietan. Nahiz eta matematika asko erabiltzen den fenomenoak modelizatzeko, matematikaren funtsezko egiak ez dira edozein esperimentazio zientifikorekiko independenteak. Matematikaren arlo batzuk, hala nola estatistika eta jokoen teoria, korrelazio estuan garatzen dira beren aplikazioekin, eta matematika aplikatuen epigrafean biltzen dira. Beste arlo batzuk edozein aplikaziotatik kanpo garatzen dira (eta horregatik esaten zaie matematika puru), baina askotan geroago aplikazio praktikoak aurkitzen dituzte[6][7]. Zenbaki osoen faktorizazioaren arazoak, adibidez, K.a. 300. urtean Euklidesen hasi zenak, ez zuen aplikazio praktikorik RSA kriptosisteman erabili aurretik, orain asko erabiltzen baita sare informatikoen segurtasunerako.
Historikoki, frogapenaren kontzeptua eta hari lotutako zorroztasun matematikoa lehen aldiz agertu ziren greziar matematikan, batez ere Euklidesen Elementuetan[8]. Hasieratik, matematika funtsean geometrian eta aritmetikan (zenbaki naturalen eta zatikien manipulazioan) banatu zen, XVI. eta XVII. mendeetara arte, aljebra eta kalkulu infinitesimala eremu berri gisa sartu zirenean. Ordutik aurrera, berrikuntza matematikoen eta aurkikuntza zientifikoen arteko elkarreraginak bi horien garapena azkar handitzea ekarri du[9]. XIX. mendearen amaieran, matematikaren sorrerako krisiak metodo axiomatikoaren sistematizaziora eraman zuen[10], zeinak iragarri baitzuen izugarri handitu zirela matematika-arloen kopurua eta haien aplikazio-eremuak. Matematika-irakasgaien egungo sailkapenak lehen mailako 60 matematika-arlo baino gehiago aipatzen ditu.
Historia
aldatuNahiz eta matematika izena Grezia klasikotik datorkigun, Babiloniar Inperioko garaiko aztarnek, jadanik zenbatzeko sistema konplexuak izateaz gainera 3.mailako zenbait ekuazio ebazteko metodoak bazituztela erakutsi dute. Ezaguna da baita ere antzinako egiptoarrek Nilo ibai hertzeko lurraldeak mugatzeko trigonometria erabiltzen zutela. Geometrian ere aurreratuak ziren, piramideak eraikitzeko ezinbestekoa.
Antzinaroan, gaur egungo matematikaren arlo batzuen oinarriak ezarri baziren ere, grekoak izan ziren ordura arte ezagutzen zena, zientzia arrazional eta estrukturatu batean bihurtzen lehenak. Haiek ideia abstraktuak aztertu zituzten, nahiz eta hasiera batean aplikazio praktikorik ez eduki. Garai honetakoak dira lehenengo teorema geometrikoak, Pitagorasen teorema kasu. Geometria euklidearraren oinarri diren Euklidesen bost axiomak ere garai hartakoak dira.
Europan XIII. mendea arte ez zen aurrerapen garrantzitsurik gertatu. Mende horietan zehar batez ere indiar eta txinatar matematikariek garatu zuten matematika. Indiarrak izan ziren zero zenbakia matematikan sartu zutenak (K.o. 650) eta txinatarrak aldiz, zenbaki negatiboak. Aipatzekoak dira ere VIII. mendetik XVII.era [islamiar]]rek egindako ekarpenak.
1202. urtean Leonardo Fibonacci matematikari italiarrak, islamiar herrialdeetako maisuengandik ikasitakoaren argitalpenak, Europa mailan, greziarren garaitik ematen zen lehen aurrera pausua izan zen. Hala eta guztiz ere XVI. mendean hasi zen benetako pizkundea, ekuazio kubikoen soluzio orokorraren aurkikuntzarekin. XVII. mendean Descartesek geometria analitikoa garatu zuen, haren ekarpen nabarmenena, haren ohorez ezagutzen diren ardatz kartesiarrak izanik. Mende honetan ere, Newton eta Leibnizek, bakoitza bere aldetik, kalkulu diferentziala garatuko dute. Pierre de Fermat eta Blaise Pascalek probabilitate eta konbinatoriaren lehen lan formalak zabaldu zituzten.
XVIII. mendeko protagonista Leonhard Euler izan zen. Aurkikuntza eta garapen izugarriak egiteaz aparte, Eulerrek eragin handia izan zuen notazio matematikoaren estandarizazioan. Esaterako, John Napierrek ikertutako konstanteari lehen aldiz e bezala agertu zuen eta zirkunferentzia batek diametroarekin duen erlazioari pi deitu zion.
XIX. mendeak berriz Carl Friedrich Gauss matematikari alemaniarraren lanak ezagutuko ditu. Askorentzat historiako matematikaririk argiena den honek, geometria, aldagai konplexuzko funtzioetan eta serieen konbergentzian egin zituen aurrerapen izugarriak. Honetaz aparte teorema garrantzitsuak ere frogatu zituen, hala nola, Aljebraren oinarrizko teorema. Garai honetan ere, Euklidesen 5. axioma baztertuz, lehen aldiz geometria ez-euklidearrari buruz hitz egin zen. Gero, George Boolek garrantzi handiagoa hartuko zuen 0 eta 1ean oinarritutako Aljebra boolearra garatu zuen. Évariste Galois matematikari frantziarrak, 16 urte zituela, matematikaren arlo berria garatu zuen, Galoisen teoria deiturikoa. Orokorrean esan daiteke matematika abstraktuago bilakatu zela mende honetan.
Garai honetan ere sortu ziren lehen matematika elkarteak. Esaterako 1865ean, Londresko matematika elkartea, 1872an Frantziako matematika elkartea edo 1889an Amerikako matematika elkartea.
Matematikaren arloak
aldatuErrenazimentuaren aurretik, matematika bi arlo handitan banatzen zen: aritmetika, zenbakien manipulazioari buruzkoa, eta geometria, formen azterketari buruzkoa[11]. Sasizientzia mota batzuk, hala nola numerologia eta astrologia, ez ziren argi bereizten matematikatik[12].
Errenazimentuan beste bi eremu agertu ziren. Notazio matematikoak aljebra ekarri zuen, zeina, oro har, formulak aztertu eta manipulatzean datza. Kalkulua, kalkulu diferentzialaren eta kalkulu integralaren bi azpieremuek osatua, funtzio jarraituen azterketa da. Funtzio horiek kopuru aldakorren (aldagaien bidez adieraziak) arteko erlazio ez-linealak modelizatzen dituzte. Lau eremu nagusitan banatze hori –aritmetika, geometria, aljebra eta kalkulua[13]– XIX. mendearen bukaera arte mantendu zen. Orduan, matematikariek aztertu zituzten zeruko mekanika eta solidoen mekanika bezalako arloak, baina orain fisikatzat hartzen dira[14]. Konbinatoria historiaren zati handi batean aztertu da, baina ez zen matematikatik bereizitako adar bihurtu XVII. mendera arte[15].
XIX. mendearen amaieran, matematikaren fundazio-krisiak eta, ondorioz, metodo axiomatikoaren sistematizazioak matematikaren arlo berrien leherketa eragin zuten. 2020ko Matematika Irakasgaien Sailkapenak lehen mailako hirurogeita hiru arlo ditu gutxienez. Arlo horietako batzuk zatiketa zaharrenari dagozkio, hala nola zenbakien teoriari (goiko aritmetikaren izen modernoa) eta geometriari. Lehen mailako beste eremu batzuek "geometria" dute beren izenean, edo normalean geometriaren zatitzat hartzen dira. Aljebra eta kalkulua ez dira lehen mailako area gisa agertzen, lehen mailako zenbait eremutan banatzen dira, hurrenez hurren. Lehen mailako beste arlo batzuk XX. mendean sortu ziren edo lehenago matematikatzat hartu ez ziren, hala nola logika matematikoa eta fundamentuak[16].
Zenbakien teoria
aldatu
Zenbakien teoria zenbakien manipulazioarekin hasi zen, hau da, zenbaki arruntekin , eta geroago, zenbaki osoetara zabaldu zen eta zenbaki arrazionaletara . Antzina, zenbakien teoriari aritmetika deitzen zitzaion, baina gaur egun termino hori batez ere zenbakizko kalkuluei erreferentzia egiteko erabiltzen da. Zenbakien teoria Babilonia zaharrean hasi zen, eta, seguru asko, Txinan ere. Zenbakien bi teorialari garrantzitsu Greziako Euklides eta Alexandriako Diofanto izan ziren. Zenbakien teoriaren forma abstraktuko azterketa modernoa, neurri handi batean, Pierre de Fermati eta Leonhard Eulerri egozten zaie. Adrien-Marie Legendre eta Carl Friedrich Gaussen ekarpenekin lortu zuen garapen osoa.
Erraz enuntziatzen diren zenbakizko problema askok metodo sofistikatuak behar dituzten soluzioak dituzte, askotan matematika guztietakoak. Adibide aipagarri bat Fermaten azken teorema da. Aieru hori 1637an enuntziatu zuen Pierre de Fermatek, baina 1994 arte ez zuen frogatu Andrew Wilesek, geometria aljebraikoaren eskemen teoria, kategorien teoria eta aljebra homologikoa bezalako tresnak erabilita. Beste adibide bat Goldbachen aierua da: 2 baino handiagoa den zenbaki oso bat bi zenbaki lehenen batura dela dio. Christian Goldbachek 1742an enuntziatua, oraindik ez da frogatu ahalegin handiak egin arren.
Zenbakien teoriak zenbait azpiarlo ditu, hala nola zenbakien teoria analitikoa, zenbakien teoria aljebraikoa, zenbakien geometria (metodoetan oinarritzen dena), ekuazio diofantikoak eta transzendentziaren teoria (problemei begira).
Geometria
aldatu
Geometria matematikaren adarrik zaharrenetako bat da. Hasieran, forma, lerro, angelu eta zirkuluei buruzko errezeta enpirikoak egin ziren, batez ere topografiaren eta arkitekturaren beharretarako, baina ordutik beste azpieremu askotan loratu da[17].
Funtsezko berrikuntza bat Antzinako Grezian froga kontzeptua sartzea izan zen, baieztapen guztiak frogatzea eskatzen duena. Adibidez, ez da nahikoa neurketa bidez egiaztatzea bi luzera berdinak direla; haien berdintasuna frogatu behar da aldez aurretik onartutako emaitzetatik (teoremak) eta oinarrizko baieztapen batzuetatik abiatuta. Oinarrizko enuntziatuak ez dira frogatu behar bistakoak direlako (postulatuak) edo aztergaiaren definizioaren parte direlako (axiomak). Printzipio hori funtsezkoa zen matematika guztientzat, eta lehen aldiz egin zen geometriarako, eta Euklidesek sistematizatu zuen K.a. 300. urte inguruan Elementuak liburuan[18][19].
Geometria euklidearra plano euklidearreko (geometria laua) eta hiru dimentsioko espazio euklidearreko lerro, plano eta zirkuluetatik abiatuta eraikitako formak eta haien antolaerak aztertzea da[17].
Geometria euklidearra XVII. mendera arte garatu zen metodo- eta irismen-aldaketarik gabe, René Descartesek gaur egun koordenatu kartesiar deritzenak sartu zituenean. Horrek paradigma-aldaketa garrantzitsu bat ekarri zuen: zenbaki errealak zuzen-segmentuen luzera gisa definitu ordez (ikus zuzen erreal), koordenatuen bidez puntuak adierazteko aukera eman zuen, zenbakiak baitira. Aljebra (eta geroago kalkulua) problema geometrikoak ebazteko erabil daiteke. Geometria bi azpieremutan banatu zen: geometria sintetikoa, metodo geometriko hutsak erabiltzen dituena, eta geometria analitikoa, koordenatuak sistematikoki erabiltzen dituena[20].
Geometria analitikoari esker, zirkuluekin eta zuzenekin zerikusirik ez duten kurbak azter daitezke. Kurba horiek funtzioen grafiko gisa defini daitezke, eta haien azterketak geometria diferentziala ekarri zuen. Ekuazio inplizitu gisa ere defini daitezke, askotan ekuazio polinomikoak (geometria aljebraikoa eragin zutenak). Geometria analitikoari esker, hiru dimentsiotik gorako espazio euklidearrak ere kontuan har daitezke[17].
XIX. mendean, matematikariek geometria ez-euklidearrak aurkitu zituzten, paraleloen postulatuari jarraitzen ez diotenak. Postulatu horren egiazkotasuna zalantzan jartzean, uste izan da aurkikuntza hori bat zetorrela Russellen paradoxarekin, matematikaren fundazio-krisia azaltzean. Krisiaren alderdi hori metodo axiomatikoa sistematizatuz ebatzi zen, eta aukeratutako axiomen egia ez dela problema matematiko bat hartu zen[21]. Era berean, metodo axiomatikoari esker, lortutako geometriak azter daitezke, bai axiomak aldatuz, bai espazioaren eraldaketa jakin batzuen ondorioz aldatzen ez diren propietateak kontuan hartuz[22].
Gaur egun, honako azpieremuak daude geometriaren baitan:
- Geometria proiektiboak, XVI. mendean Girard Desarguesek sortua, geometria euklidearra handitzen du, eta puntu batzuk gehitzen ditu infinituan, non zuzen paraleloak gurutzatzen baitiren. Horrek geometria klasikoaren alderdi asko sinplifikatzen ditu lerro paraleloen eta ebakiduren tratamendua bateratzean.
- Geometria afina, paraleloei dagozkion propietateen azterketa eta luzeraren kontzeptuarekiko independenteak.
- Geometria diferentziala, kurben, azaleren eta haien orokortzeen azterketa, funtzio bereizgarrien bidez definitzen direnak.
- Barietateen teoria, nahitaez espazio handiago batean sartuta ez dauden formen azterketa.
- Riemannen geometria, espazio kurboetako distantzia-propietateen azterketa.
- Geometria aljebraikoa, kurben, azaleren eta haien orokortzeen azterketa, polinomioen bidez definitzen direnak.
- Topologia, deformazio jarraituetan mantentzen diren propietateen azterketa.
- Topologia aljebraikoa, topologian metodo aljebraikoak erabiltzea, batez ere aljebra homologikoa.
- Geometria diskretua, geometriako konfigurazio finituen azterketa.
- Geometria konbexua, multzo konbexuen azterketa, bere garrantzia hartzen duena optimizazioan dituzten aplikazioetatik.
- Geometria konplexua, zenbaki errealak zenbaki konplexuekin ordezkatuz lortzen den geometria.
Aljebra
aldatu
Aljebra ekuazioak eta formulak manipulatzeko artea da. Diofanto (III. mendea) eta al-Khwarizmi (IX. mendea) izan ziren aljebraren bi aitzindari nagusiak[23][24]. Diofantok zenbaki natural ezezagunek parte hartzen zuten ekuazio batzuk ebatzi zituen, erlazio berriak ondorioztatuz ebazpena lortu arte. Al-Khwarizmik ekuazioak eraldatzeko metodo sistematikoak sartu zituen, hala nola termino bat ekuazio batetik bestera eramatea. Aljebra terminoa al-jabr arabiar hitzetik dator, "zati hautsien bilera" esan nahi baitu[25], eta metodo horietako bat izendatzeko erabili zuen bere tratatu nagusiaren izenburuan: Al-Kitab al-Jabr wa-l-Muqabala.
Aljebra François Vièterekin (1540-1603) baino ez zen eremu berezi bihurtu, hark aldagaiak erabili zituen zenbaki ezezagunak edo zehaztu gabeak adierazteko[26]. Aldagaien bidez, matematika-formulen bidez irudikatutako zenbakiekin egin behar diren eragiketak deskriba ditzakete matematikariek.
XIX. mendera arte, aljebra, nagusiki, ekuazio linealak (gaur egun aljebra lineala) eta ekuazio polinomikoak ezezagun bakar batean aztertzean oinarritzen zen, ekuazio aljebraiko deritzenak (oraindik erabiltzen den terminoa, anbiguoa izan arren). XIX. mendean, matematikariak aldagaiak erabiltzen hasi ziren zenbakiez bestelako gauzak irudikatzeko (hala nola matrizeak, aritmetika modularra eta transformazio geometrikoak), eta, askotan, baliagarriak izaten dira eragiketa aritmetikoen orokortzeak. Egitura aljebraikoaren kontzeptuak gai horri heltzen dio[27]. Multzo horren elementuak ez dira zehazten, multzoko elementuetan eragiten duten eragiketetan eta eragiketa horiek jarraitu behar dituzten arauetan. Hala, aljebraren eremua handitu egin zen, egitura aljebraikoak aztertu arte. Aljebraren objektu horri aljebra modernoa edo aljebra abstraktua deitu zitzaion, Emmy Noetherren eraginak eta lanek ezarri bezala[28] (azken termino hori batez ere hezkuntza-testuinguru batean agertzen da, aljebra elementalaren aurka, zeina formulak manipulatzeko modurik zaharrenaz arduratzen baita).
Egitura aljebraiko mota batzuek propietate erabilgarriak dituzte, eta askotan funtsezkoak, matematikaren arlo askotan. Haren azterketa aljebraren zati autonomo bihurtu zen, eta hauek biltzen ditu:
- talde-teoria;
- eremuen teoria;
- bektore-espazioak, batez ere aljebra linealaren azterketa bera dutenak;
- eraztunen teoria;
- aljebra kommutatiboa eraztun kommutatiboen azterketa da, polinomioen azterketa barne hartzen du eta geometria aljebraikoaren zati fundazionala da;
- aljebra homologikoa;
- Lieren aljebra eta Lieren taldeen teoria;
- Booleren aljebra, ordenagailuen egitura logikoa aztertzeko asko erabiltzen dena.
Aljebra unibertsalaren eta kategorien teoriaren helburua da egitura aljebraiko motak objektu matematiko gisa aztertzea[29]. Azken hori egitura matematiko guztiei aplikatzen zaie (ez aljebraikoei bakarrik). Jatorrian, aljebra homologikoarekin batera, objektu ez-aljebraikoak, hala nola espazio topologikoak, aztertzeko aukera emateko sartu zen; aplikazio-eremu zehatz horri topologia aljebraikoa deitzen zaio[30].
Kalkulua eta analisia
aldatu
XVII. mendeko Newton eta Leibniz matematikariek modu independentean eta aldi berean sortu zuten kalkulu infinitesimala. Funtsean, elkarren mende dauden aldagaien zerrenda aztertzea da[31]. XVIII. mendean, Eulerrek handitu egin zuen kalkulua, funtzio kontzeptua eta beste emaitza asko sartuz. Gaur egun, "kalkulua" batez ere teoria horren oinarrizko zatiari dagokio, eta "analisia" eskuarki zati aurreratuetan erabiltzen da[32].
Analisia, era berean, honela banatzen da: analisi erreala, non aldagaiek zenbaki errealak adierazten baitituzte, eta analisi konplexua, non aldagaiek zenbaki konplexuak adierazten baitituzte. Analisiak matematikaren beste arlo batzuek partekatutako azpiarlo asko biltzen ditu, besteak beste:
- Aldagai anitzeko kalkulua
- Analisi funtzionala, non aldagaiek funtzio aldakorrak adierazten baitituzte;
- Integrazioa, neurriaren teoria eta potentzialaren teoria; horiek guztiak probabilitatearen teoriarekin lotura estua dute;
- Ekuazio diferentzial arruntak;
- Ekuazio diferentzial partzialak;
- Zenbakizko analisia, aplikazio askotan sortzen diren ekuazio diferentzial arrunt eta partzialen soluzioak ordenagailuetan kalkulatzeari eskainia.
Matematika diskretua
aldatu
Matematika diskretuak, zentzu zabalean, objektu matematiko indibidualen eta multzo zenbakigarrien azterketa dira. Adibide bat zenbaki oso guztien multzoa da[33]. Aztergaiak diskretuak direnez, kalkulu eta analisi matematikoko metodoak ez dira zuzenean aplikatzen. Algoritmoek –bereziki haien inplementazioa eta konplexutasun konputazionala– funtsezko zeregina dute matematika diskretuetan[34].
Lau koloreen teorema eta esferen paketatze optimoa XX. mendearen bigarren erdian ebatzitako matematika diskretuen problema nagusietako bi izan ziren[35]. P vs NP problema, gaur egun soluziorik gabe dagoena, matematika diskretuentzat ere garrantzitsua da, haren konponbideak arazo zail askori eragin baitiezaieke konputazioaren ikuspuntutik[36].
Matematika diskretuen barruan sartzen dira:
- Konbinatoria: emandako muga batzuk asetzen dituzten objektu matematikoak zerrendatzeko artea. Jatorrian, objektu horiek multzo jakin baten elementuak edo azpimultzoak ziren; hori hainbat objektutara zabaldu da, eta horrek lotura handia ezartzen du konbinatoriaren eta matematika diskretuaren beste zati batzuen artean. Adibidez, geometria diskretuak forma geometrikoen konfigurazioen zenbaketa barne hartzen du.
- Grafoen eta hipergrafoen teoria
- Kodetzearen teoria, erroreak zuzentzeko kodeak eta kriptografiaren zati bat barne.
- Matroideen teoria
- Geometria diskretua
- Probabilitate-banaketa diskretuak
- Jokoen teoria (joko jarraituak ere aztertzen diren arren, ohikoenak, xakea eta pokerra kasu, diskretuak dira)
- Optimizazio diskretua, optimizazio konbinatorioa, programazio osoa eta murrizketadun programazioa barne.
Logika matematikoa eta multzo-teoria
aldatuLogika matematikoaren bi gaiak eta multzo-teoria XIX. mendearen bukaeratik daude matematikan[37][38]. Garai horren aurretik, multzoak ez ziren objektu matematikotzat hartzen, eta logika, nahiz eta matematika-erakustaldietarako erabili, filosofiarena zen eta matematikariek ez zuten berariaz aztertzen[39].
Cantorrek multzo infinituak aztertu baino lehen, matematikariek ez zituzten onartzen bilduma benetan infinituak, eta infinitua zenbaketa amaigabe baten emaitza zela uste zuten. Cantorren lanak mindu egin zituen matematikari asko, multzoak benetan infinitutzat jotzeagatik ez ezik[40], horrek infinituaren tamaina desberdinak dakartzala frogatzeagatik ere, Cantorren Argudio Diagonalaren arabera. Horrek Cantorren multzoen teoriari buruzko eztabaida ekarri zuen.
Aldi berean, matematikaren zenbait arlotan ondorioztatu zen oinarrizko matematika-objektuen antzinako definizio intuitiboak ez zirela nahikoak matematika-zehaztasuna bermatzeko. Definizio intuitibo horien adibideak dira "multzo bat objektu-bilduma bat da", "zenbaki arrunta da zenbatzeko erabiltzen dena", "puntu bat zero luzera duen forma bat da norabide guztietan", "kurba bat da mugitzen ari den puntu batek utzitako arrastoa", etab.
Hori matematikaren fundazio-krisi bihurtu zen[41]. Denborarekin, matematikaren korronte nagusian ebatzi zen, metodo axiomatikoa sistematizatuz multzoen teoria formalizatu baten barruan. Oro har, objektu matematiko bakoitza antzeko objektu guztien multzoak eta objektu horiek izan behar dituzten propietateek definitzen dute. Adibidez, Peanoren aritmetikan, zenbaki arruntak honela definitzen dira: "zero zenbaki bat da", "zenbaki bakoitzak oinordeko bakarra du", "zenbaki bakoitzak zero izan ezik aurrekari bakarra du" eta arrazoitzeko arau batzuk[42]. Errealitatearen abstrakzio matematiko hori formalismoaren filosofia modernoan islatzen da, David Hilbertek 1910 inguruan sortu zuen bezala[43].
Horrela definitutako objektuen "izaera" matematikariek filosofoen esku uzten duten problema filosofikoa da, nahiz eta matematikari askok izaera horri buruzko iritziak izan eta beren iritzia -batzuetan "intuizioa" deiturikoa- erabili haien azterketa eta frogak gidatzeko. Ikuspegiak aukera ematen du "logikoak" (hau da, kenketa-arau baimenduen multzoak), teoremak, probak eta abar kontuan hartzeko. objektu matematiko gisa, eta haiei buruzko teoremak frogatzea. Adibidez, Gödelen ez-osotasunaren teoremek, oro har, esaten dute ezen, zenbaki naturalak dituen sistema formal tinko orotan, badaude egiazkoak diren teoremak (hau da, sistema solidoago batean froga daitezkeenak), baina sistemaren barruan ezin direla frogatu[44]. Matematikaren oinarrien ikuspegi hori zalantzan jarri zuten XX. mendearen lehen erdian Brouwer buru zuten matematikariek, logika intuizionista sustatu baitzuten, ez baitzuen esplizituki hirugarrena baztertzearen printzipio[45][46].
Problema eta eztabaida horiek logika matematikoaaren hedapen zabala ekarri zuten, azpieremu hauekin: ereduen teoria (teoria logiko batzuk beste teoria batzuen barruan modelatzea), probaren teoria, tipoen teoria, konputagarritasunaren teoria eta konplexutasun konputazionalaren teoria. Nahiz eta logika matematikoaren alderdi horiek ordenagailuen gorakada baino lehen sartu ziren, konpiladoreen diseinuan, programen ziurtagirian, probetan parte hartu zutenek eta informatikaren beste alderdi batzuetan, teoria logiko horiek hedatzen lagundu zuten[47].
Estatistika eta erabakiak hartzearen zientziak
aldatuEstatistikaren eremua datu-laginak bildu eta tratatzeko erabiltzen den aplikazio matematikoa da, metodo matematikoetan oinarritutako prozedurak erabiliz, bereziki probabilitatearen teoria. Estatistikoek ausazko laginketak edo ausazko esperimentuak dituzten datuak sortzen dituzte[48]. Lagin edo esperimentu estatistiko baten diseinuak zehaztuko ditu erabiliko diren metodo analitikoak. Behaketa-azterketetatik datozen datuen analisia eredu estatistikoen eta inferentziaren teoriaren bidez egiten da, ereduen hautapena eta zenbatespena erabiliz. Ondoren, lortutako ereduak eta iragarpenak datu berriekin probatu behar dira.
Teoria estatistikoak erabaki-problemak aztertzen ditu, hala nola ekintza estatistiko baten arriskua minimizatzea (espero den galera), hala nola prozedura baten erabilera parametro-estimazioan, hipotesiak egiaztatzean eta onena hautatzean. Estatistika matematikoaren eremu tradizional horietan, estatistika-erabakiaren problema bat formulatzeko, funtzio objektibo bat minimizatu behar da, hala nola itxarondako galera edo kostua, murrizketa espezifikoen pean. Adibidez, inkesta baten diseinuak konfiantza-maila jakin bat duen populazioaren batezbestekoa kalkulatzearen kostua minimizatzea eskatzen du[49]. Optimizazioaren erabilera dela eta, estatistikaren teoria matematikoa beste erabaki-zientzia batzuekin gainjartzen da, hala nola ikerketa operatiboarekin, kontrolaren teoriarekin eta ekonomia matematikoarekin[50].
Matematika konputazionala
aldatuMatematika konputazionala giza zenbaki-gaitasunerako handiegiak izan ohi diren problema matematikoen azterketa da[51][52]. Zenbakizko analisiak analisi funtzionalaren eta hurbilketaren teoriaren bidez analisi-problemetarako metodoak aztertzen ditu; zenbakizko analisiak, oro har, hurbilketaren eta diskretizazioaren azterketa barne hartzen du, eta arreta berezia jartzen die biribiltze-akatsei[53]. Zenbakizko analisiak eta, zabalago, konputazio zientifikoak matematika-zientziaren gai ez-analitikoak ere aztertzen dituzte, batez ere matrizeen eta grafoen teoria algoritmikoa. Matematika konputazionalaren beste arlo batzuk aljebra konputazionala eta kalkulu sinbolikoa dira.
Arlo formal, metodologiko eta estetikoak
aldatuNotazioa, hizkuntza eta arauak
aldatuGaur egun erabiltzen den notazio matematikoaren gehiengoa ez zen XVIII. mende arte asmatu. Hori baino lehen, matematikak hitzez idazten ziren, horrek matematikaren aurreratzea mugatzen zuen. XVIII. mendean, Euler, gaur egun erabiltzen diren notazio askoren asmatzaile izan zen. Notazio modernoak asko errazten dizkie matematikak profesionalei, baina hasiberriei, ordea, zail egiten zaie. Notazioak matematikak murrizten ditu erabat, hainbat ikurrek informazio asko izatea egiten du. Notazio musikala bezala, notazio matematiko modernoak ere sintaxi zorrotz bat badu eta beste modu batera idaztea zaila izango litzatekeen informazioa kodifikatzen du.
Hizkuntza matematikoa ere zaila izan daiteke hasiberrientzat. Edo eta soilik bezalako hitzek, egunerokotasuneko hizkuntzan duten esanahia baino zehatzagoa dute. Gainera, ireki eta gorputz esanahi matematiko oso zehatza dute. Jargoi matematikoak, edo hizkuntza matematikoak, termino teknikoak sartzen ditu homeomorfismoa eta integrazioa bezalakoak. Notazioa eta jargoia erabiltzeko arrazoia hizkuntza matematikoak egunerokotasuneko hizkuntzak baina zehaztasun gehiago behar duela da. Matematikoek hizkuntza eta logikaren zehaztasuna «zorroztasunatzat» jotzen dute.
Zorroztasuna frogapen matematiko baten ezinbesteko baldintza da. Matematikoek haien teoremak axiomei bitartez arrazoiketa sistematiko bat jarraitzea nahi dute. Horrek teorema okerrak saihesteko balio du, intuizio hutseginkorretan oinarrituak izan direnak, historian zehar hainbatetan gertatu dena. Zorroztasun maila aldatzen joan da denboran zehar: grekoek argumentu zehatzak bilatzen zituzten, baina Isaac Newtonen garaian erabilitako metodoak ez ziren hain zorrotzak. Newtonek erabiltzen zituen definizioei datxikien arazoek analisi arduratsu eta XIX. mendeko frogapenak sustatu zituen. Gaur egun, matematikoak haien artean babesten jarraitzen dira ordenagailuz lagunduriko frogapenen bidez.
Axioma bat tradizionalki «begi bistako egia» bezala interpretatzen da, baina ikuskera horrek arazoak ditu. Esparru formalean, axioma bat sinbolo kate bat besterik ez da, sistema axiomatiko batetik deribatu diren formula guztien testuinguruan berezko esanahia duena.
Erreferentziak
aldatu- ↑ (Ingelesez) «Home : Oxford English Dictionary» www.oed.com (Noiz kontsultatua: 2023-05-14).
- ↑ (Ingelesez) Mathematical Logic. Courier Dover Publications ISBN 978-0-486-15789-4. (Noiz kontsultatua: 2023-05-14).
- ↑ (Ingelesez) LaTorre, Donald R.; Kenelly, John W.; Reed, Iris B.; Carpenter, Laurel R.; Harris, Cynthia R.. (2011-01-01). Calculus Concepts: An Informal Approach to the Mathematics of Change. Cengage Learning ISBN 978-1-4390-4957-0. (Noiz kontsultatua: 2023-05-14).
- ↑ (Ingelesez) Ramana. (2007-09-01). Applied Mathematics. McGraw-Hill Education (India) Pvt Limited ISBN 978-0-07-066753-2. (Noiz kontsultatua: 2023-05-14).
- ↑ «(PDF) Abstract Cognition and the Nature of Mathematical Proof» web.archive.org 2022-11-05 (Noiz kontsultatua: 2023-05-14).
- ↑ Peterson 2001, 12 orr. .
- ↑ (Ingelesez) Wigner, Eugene P.. (1960-02). «The unreasonable effectiveness of mathematics in the natural sciences. Richard courant lecture in mathematical sciences delivered at New York University, May 11, 1959» Communications on Pure and Applied Mathematics 13 (1): 1–14. doi:. (Noiz kontsultatua: 2023-05-14).
- ↑ «Euclidís Elements, by far his most famous and important work, is a comprehensive collection of the mathematical knowledge discovered by the classical Greeks, and thus represents a mathematical history of the age just prior to Euclid and the development o» jwilson.coe.uga.edu (Noiz kontsultatua: 2023-05-14).
- ↑ (Ingelesez) Alexander, Amir. (2011-09). «The Skeleton in the Closet: Should Historians of Science Care about the History of Mathematics?» Isis 102 (3): 475–480. doi:. ISSN 0021-1753. (Noiz kontsultatua: 2023-05-14).
- ↑ Kleiner, Israel. (1991-12-01). «Rigor and Proof in Mathematics: A Historical Perspective» Mathematics Magazine 64 (5): 291–314. doi:. ISSN 0025-570X. (Noiz kontsultatua: 2023-05-14).
- ↑ (Ingelesez) Bell, E. T.. (2012-09-11). The Development of Mathematics. Courier Corporation ISBN 978-0-486-15228-8. (Noiz kontsultatua: 2023-05-14).
- ↑ (Ingelesez) Tiwari, Sarju. (1992). Mathematics in History, Culture, Philosophy, and Science: From Ancient Times to Modern Age. Mittal Publications ISBN 978-81-7099-404-6. (Noiz kontsultatua: 2023-05-14).
- ↑ (Ingelesez) Restivo, S.. (2013-12-01). Mathematics in Society and History: Sociological Inquiries. Springer Science & Business Media ISBN 978-94-011-2944-2. (Noiz kontsultatua: 2023-05-14).
- ↑ (Ingelesez) Musielak, Dora. (2022-11-01). Leonhard Euler and the Foundations of Celestial Mechanics. Springer Nature ISBN 978-3-031-12322-1. (Noiz kontsultatua: 2023-05-14).
- ↑ (Ingelesez) Biggs, N. L. (1979-05-01). «The roots of combinatorics» Historia Mathematica 6 (2): 109–136. doi:. ISSN 0315-0860. (Noiz kontsultatua: 2023-05-14).
- ↑ «MSC 2020» msc2020.org (Noiz kontsultatua: 2023-05-14).
- ↑ a b c Straume, Eldar. (2014-09-03). «A Survey of the Development of Geometry up to 1870» arXiv:1409.1140 [math] (Noiz kontsultatua: 2023-05-14).
- ↑ (Ingelesez) Hilbert, David. (1902). The Foundations of Geometry. Open Court Publishing Company (Noiz kontsultatua: 2023-05-14).
- ↑ (Ingelesez) Hartshorne, Robin. (2013-11-11). Geometry: Euclid and Beyond. Springer Science & Business Media ISBN 978-0-387-22676-7. (Noiz kontsultatua: 2023-05-14).
- ↑ (Ingelesez) Boyer, Carl B.. (2012-06-28). History of Analytic Geometry. Courier Corporation ISBN 978-0-486-15451-0. (Noiz kontsultatua: 2023-05-14).
- ↑ Stump, David J.. (1997). «Reconstructing the Unity of Mathematics circa 1900» Perspectives on Science 5 (3): 383–417. doi:. ISSN 1063-6145. (Noiz kontsultatua: 2023-05-14).
- ↑ (Ingelesez) «Non-Euclidean geometry» Maths History (Noiz kontsultatua: 2023-05-14).
- ↑ (Ingelesez) Christianidis, Jean; Oaks, Jeffrey. (2013-05-01). «Practicing algebra in late antiquity: The problem-solving of Diophantus of Alexandria» Historia Mathematica 40 (2): 127–163. doi:. ISSN 0315-0860. (Noiz kontsultatua: 2023-05-14).
- ↑ Kleiner 2007, 3–5 orr. .
- ↑ (Ingelesez) «Where algebra got its x from, and Xmas its X» South China Morning Post 2018-12-21 (Noiz kontsultatua: 2023-05-14).
- ↑ (Ingelesez) Oaks, Jeffrey A.. (2018-05-01). «François Viète’s revolution in algebra» Archive for History of Exact Sciences 72 (3): 245–302. doi:. ISSN 1432-0657. (Noiz kontsultatua: 2023-05-14).
- ↑ Kleiner 2007, 79-101 orr. .
- ↑ (Ingelesez) Corry, Leo. (2012-12-06). Modern Algebra and the Rise of Mathematical Structures. Birkhäuser ISBN 978-3-0348-7917-0. (Noiz kontsultatua: 2023-05-14).
- ↑ (Ingelesez) Beziau, J. Y.; Costa-Leite, Alexandre. (2007). Perspectives on Universal Logic. Polimetrica s.a.s. ISBN 978-88-7699-077-9. (Noiz kontsultatua: 2023-05-14).
- ↑ (Ingelesez) Krömer, Ralph. (2007-06-25). Tool and Object: A History and Philosophy of Category Theory. Springer Science & Business Media ISBN 978-3-7643-7524-9. (Noiz kontsultatua: 2023-05-14).
- ↑ Franklin, James. (2017-07). «Discrete and Continuous: A Fundamental Dichotomy in Mathematics» Journal of Humanistic Mathematics 7 (2): 355–378. doi:. (Noiz kontsultatua: 2023-05-14).
- ↑ (Ingelesez) Rosenstein, Joseph G.. Discrete Mathematics in the Schools. American Mathematical Soc. ISBN 978-0-8218-8578-9. (Noiz kontsultatua: 2023-05-14).
- ↑ Franklin, James. (2017-07-11). «Discrete and Continuous: A Fundamental Dichotomy in Mathematics» Journal of Humanistic Mathematics 7 (2): 355–378. doi:. ISSN 2159-8118. (Noiz kontsultatua: 2023-05-22).
- ↑ (Ingelesez) Rosenstein, Joseph G.. Discrete Mathematics in the Schools. American Mathematical Soc. ISBN 978-0-8218-8578-9. (Noiz kontsultatua: 2023-05-22).
- ↑ (Ingelesez) Downey, Rod. (2014-05). Turing's Legacy: Developments from Turing's Ideas in Logic. Cambridge University Press ISBN 978-1-107-04348-0. (Noiz kontsultatua: 2023-05-22).
- ↑ Sipser, Michael. (1992-07-01). «The history and status of the P versus NP question» Proceedings of the twenty-fourth annual ACM symposium on Theory of Computing (Association for Computing Machinery): 603–618. doi:. ISBN 978-0-89791-511-3. (Noiz kontsultatua: 2023-05-22).
- ↑ Ferreirós, José. (2023). Zalta, Edward N. ed. «The Early Development of Set Theory» The Stanford Encyclopedia of Philosophy (Metaphysics Research Lab, Stanford University) (Noiz kontsultatua: 2023-06-03).
- ↑ Ferreirós, José. (2023). Zalta, Edward N. ed. «The Early Development of Set Theory» The Stanford Encyclopedia of Philosophy (Metaphysics Research Lab, Stanford University) (Noiz kontsultatua: 2023-06-03).
- ↑ (Ingelesez) Ferreirós, José. (2001-12). «The Road to Modern Logic—An Interpretation» Bulletin of Symbolic Logic 7 (4): 441–484. doi:. ISSN 1079-8986. (Noiz kontsultatua: 2023-06-03).
- ↑ (Ingelesez) Magazine, Natalie Wolchover,Quanta. «Dispute over Infinity Divides Mathematicians» Scientific American (Noiz kontsultatua: 2023-06-03).
- ↑ «Wayback Machine» web.archive.org 2022-10-09 (Noiz kontsultatua: 2023-06-03).
- ↑ (Ingelesez) Hamilton, A. G.. (1982). Numbers, Sets and Axioms: The Apparatus of Mathematics. Cambridge University Press ISBN 978-0-521-28761-6. (Noiz kontsultatua: 2023-06-03).
- ↑ (Ingelesez) Snapper, Ernst. (1979-09-01). «The Three Crises in Mathematics: Logicism, Intuitionism and Formalism» Mathematics Magazine 52 (4): 207. doi:. (Noiz kontsultatua: 2023-06-03).
- ↑ Raattkainen, Panu. (2005-12-01). «On the Philosophical Relevance of Godel's Incompleteness Theorems:» Revue internationale de philosophie n° 234 (4): 513–534. doi:. ISSN 0048-8143. (Noiz kontsultatua: 2023-06-03).
- ↑ Moschovakis, Joan. (2022). Zalta, Edward N. ed. «Intuitionistic Logic» The Stanford Encyclopedia of Philosophy (Metaphysics Research Lab, Stanford University) (Noiz kontsultatua: 2023-06-03).
- ↑ (Ingelesez) McCarty, Charles. (2006-09-01). «At the Heart of Analysis: Intuitionism and Philosophy» Philosophia Scientiæ. Travaux d'histoire et de philosophie des sciences (CS 6): 81–94. doi:. ISSN 1281-2463. (Noiz kontsultatua: 2023-06-03).
- ↑ «Wayback Machine» web.archive.org 2021-03-03 (Noiz kontsultatua: 2023-06-03).
- ↑ Rao, Calyampudi Radhakrishna. (1999). Statistics and truth: putting chance to work. (2., enl. ed., reprinted. argitaraldia) World Scientific ISBN 978-981-02-3111-8. (Noiz kontsultatua: 2023-06-03).
- ↑ Arthanari, T. S.; Dodge, Yadolah. (1981). Mathematical programming in statistics. Wiley ISBN 978-0-471-08073-2. (Noiz kontsultatua: 2023-06-03).
- ↑ Kelly, F. P., ed. (1994). Probability, statistics and optimization: a tribute to Peter Whittle. Wiley ISBN 978-0-471-94829-2. (Noiz kontsultatua: 2023-06-03).
- ↑ (Ingelesez) «G I Marchuk's plenary: ICM 1970» Maths History (Noiz kontsultatua: 2023-05-23).
- ↑ (Ingelesez) Phua, Kang Hoh; Loe, Kia Fock. (1991-09-10). Singapore Supercomputing Conference '90: Supercomputing For Strategic Advantage. World Scientific ISBN 978-981-4555-99-9. (Noiz kontsultatua: 2023-05-23).
- ↑ Gowers, Timothy. (2008). The Princeton companion to mathematics. Princeton university press ISBN 978-0-691-11880-2. (Noiz kontsultatua: 2023-06-03).
Bibliografia
aldatu- Bouleau, Nicolas. (1999). Philosophie des mathématiques et de la modélisation: Du chercheur à l'ingénieur. L'Harmattan ISBN 978-2-7384-8125-2..
- Boyer, Carl Benjamin. (1991). A History of Mathematics. (2nd. argitaraldia) Wiley ISBN 978-0-471-54397-8..
- Eves, Howard. (1990). An Introduction to the History of Mathematics. (6th. argitaraldia) Saunders ISBN 978-0-03-029558-4..
- Kleiner, Izraïl'. (2007). A History of Abstract Algebra. Springer Science & Business Media ISBN 978-0-8176-4684-4. jatorrizkotik artxibatua (artxibatze data: March 7, 2023).
- Kline, Morris. (1990). Mathematical Thought from Ancient to Modern Times. Oxford University Press ISBN 978-0-19-506135-2..
- Monastyrsky, Michael. (2001). Some Trends in Modern Mathematics and the Fields Medal. Canadian Mathematical Society jatorrizkotik artxibatua (artxibatze data: August 13, 2006).
- Oakley, Barbara. (2014). A Mind For Numbers: How to Excel at Math and Science (Even If You Flunked Algebra). Penguin Random House ISBN 978-0-399-16524-5..
- Peirce, Benjamin. (1881). Linear associative algebra. (Corrected, expanded, and annotated revision with an 1875 paper by B. Peirce and annotations by his son, C.S. Peirce, of the 1872 lithograph. argitaraldia) doi:. Corrected, expanded, and annotated revision with an 1875 paper by B. Peirce and annotations by his son, C. S. Peirce, of the 1872 lithograph ed. Google Eprint and as an extract, D. Van Nostrand, 1882, Google Eprint jatorrizkotik artxibatua (artxibatze data: March 31, 2021)..
- Peterson, Ivars. (2001). Mathematical Tourist, New and Updatad Snapshots of Modern Mathematics. Owl Books ISBN 978-0-8050-7159-7..
- Popper, Karl R.. (1995). «On knowledge» In Search of a Better World: Lectures and Essays from Thirty urteas. Routledge ISBN 978-0-415-13548-1. Bibcode: 1992sbwl.book.....P..
- Riehm, Carl. (August 2002). The Early History of the Fields Medal. jatorrizkotik artxibatua (artxibatze data: October 26, 2006).
- Sevryuk, Mikhail B.. (January 2006). Book Reviews. doi:. jatorrizkotik artxibatua (artxibatze data: July 23, 2006).
- Whittle, Peter. (1994). «Almost home» Probability, statistics and optimisation: A Tribute to Peter Whittle. (previously "A realised path: The Cambridge Statistical Laboratory up to 1993 (revised 2002)". argitaraldia) John Wiley ISBN 978-0-471-94829-2. jatorrizkotik artxibatua (artxibatze data: December 19, 2013).
Kanpo estekak
aldatu
Datuak: Q395
Multimedia: Mathematics / Q395