פורטל:מתמטיקה

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

Gnome-colors-view-refresh.svg רענון הפורטל Netvibes.svg כיצד אוכל לעזור?    

P mathematics.svg

המתמטיקה מוגדרת לעתים קרובות כלמידת הדפוסים והתבניות של מבנה, שינוי ומרחב, ואפיונם. מנקודת מבט מודרנית, מתמטיקה היא השימוש בלוגיקה פורמלית לחקירת מערכות ומבנים מופשטים שהוגדרו אקסיומטית.

מוצאם של רוב המבנים הנחקרים במתמטיקה הוא ממדעי הטבע, לרוב מפיזיקה, אך מתמטיקאים מרבים להגדיר ולחקור מבנים מסיבות פנימיות לחלוטין למתמטיקה עצמה, למשל לשם ביצוע הכללה מאחדת של תחומים מתמטיים אחדים או ככלי שימושי לביצוע חישובים. יש אפוא מתמטיקאים רבים שחוקרים תחומים מסוימים מסיבות אסתטיות לחלוטין, בראיית המתמטיקה כאמנות במידת מה יותר מכמדע שימושי.

לערך המלא

פלימפטון 322

פלימפטון 322 הוא שמו של לוח חרסית שמקורו בבבל והוא מתוארך בין השנים 1900 לפנה"ס עד 1600 לפנה"ס. הלוח, הכתוב בכתב יתדות, מכיל ארבע עמודות וחמש עשרה שורות של מספרים בספרות בבליות, כך שהמספרים בשתיים מן העמודות שייכים לשלשות פיתגוריות. מהות המספרים שבו שנויה במחלוקת - על פי חלק מהפרשנויות, הלוח שימש לייצור שלשות פיתגוריות או לחישוב ערכה של פונקציה טריגונומטרית ובכך הוא מעיד על רמה מתמטית גבוהה של התרבות הבבלית.

הלוח התגלה בעת חפירות ארכאולוגיות לא חוקיות, יחד עם עוד אלפי לוחות מסוגו, בשנות העשרים של המאה ה-20. ג.א. פלימפטון קנה את הלוח, ככל הנראה מבלי שהוא או המוכר יבחינו בייחוד שבו, ובשנות ה-30 תרם אותו יחד עם האוסף שלו לאוניברסיטת קולומביה, שם הוא שמור עד עצם היום הזה.

R hand Rule.png

מכפלה וקטורית היא פעולה בינארית על שני וקטורים במרחב תלת ממדי, שמחזירה וקטור. בתמונה מופיע כלל עזר למציאת כיוונה המוכר בשם "כלל יד ימין": אם האצבעות מתוות את הקשת הקצרה מהווקטור הראשון לווקטור השני, האגודל מצביע בכיוון תוצאת המכפלה.

מפת קנינסברג, הנהר והגשרים מודגשים

העיר קניגסברג שבפרוסיה המזרחית (כיום קלינינגרד שברוסיה) הייתה מחולקת לארבעה חלקים על ידי הנהר פרגוליה. שבעה גשרים חיברו בין ארבעת חלקי העיר. בין תושבי העיר התפתחה מסורת לפיה לא ניתן לחצות את כל שבעת הגשרים ולחזור לנקודת ההתחלה מבלי לעבור על אותו גשר יותר מפעם אחת. תושבי העיר ניסו להוכיח או להפריך השערה זו, אולם ללא הצלחה. הבעיה התפרסמה בשם בעיית הגשרים של קניגסברג. המתמטיקאי לאונרד אוילר הצליח לפתור את הבעיה, והציג את פתרונו לאקדמיית סנקט פטרבורג ב-26 באוגוסט 1735. בהוכחתו הוא תיאר את הבעיה באופן סכמטי. כל נקודה ייצגה חלק של העיר, וכל קו ייצג גשר. הוא הראה שמכיוון שמכל נקודה יוצא מספר אי-זוגי של קווים, לא קיים מסלול סגור שעובר דרך כל הקווים. זו אחת הבעיות הראשונות בתורת הגרפים שנפתרו.

Benq joybook transparent.png

בחלון זה מופיעה תצוגה מתחלפת של אתרי אינטרנט הפועלים להנגשת המתמטיקה לציבור הרחב.

אתר היום: קשר חם

קשר חם הוא האתר של המרכז הארצי לקידום שיפור וריענון החינוך המתמטי, והוא מכיל שפע מאמרים בכל תחומי המתמטיקה, פורומים, וכן אוסף קישורים נרחב לאתרי מתמטיקה. האתר מיועד לעוסקים בחינוך מתמטי בישראל, וגם תלמידים ימצאו בו עניין רב.

האתר פועל היטב באינטרנט אקספלורר, אך אינו מתפקד כראוי בפיירפוקס.

Leonardo da Pisa.jpg

לאונרדו מפיזה או לאונרדו פיזנו (= איש פיזה) (1170 - 1250 [1]), מתמטיקאי איטלקי. נודע בעיקר בכינוי פיבונאצ'י, שניתן לו לאחר מותו, שמשמעותו "בנו של בונאצ'י" (Filius Bonacci), על שם אביו שכונה בונאצ'י. התפרסם בעיקר בשל תרומתו למעבר לספירה העשרונית היה הראשון שפרסם אותה במערב אירופה, ובשל סדרת המספרים שגילה, הקרויה על שמו.

בשנת 1202 פרסם את הספר Libre Abacci (ספר החשבונייה) אשר מכיל כמעט את כל אשר היה ידוע באותה תקופה על אלגברה ואריתמטיקה. הספר - שרק המהדורה השנייה שלו משנת 1228 נשתמרה - היה הראשון במערב אירופה (למעט ספרד) שעשה שימוש בשיטת הספרות העשרונית הנהוגה עד ימינו, שמוצאה מהודו (קדם לו בכך "ספר המספר" מאת אברהם אבן עזרא, שנכתב עברית).

Article MediumPurple.svg
Cquote2.svg

מדעי המחשב אינם עוסקים במחשב יותר משאסטרונומיה עוסקת בטלסקופ.

Cquote3.svg
אדסחר דייקסטרה

בחלון זה מופיעה תצוגה מתחלפת של ספרי מתמטיקה שנועדו להנגשת המתמטיקה לציבור הרחב.

ספר היום:

Aha gotcha.jpg

Martin Gardner, aha! Gotcha, W. H. Freeman and Company, 1982

ספר זה, אחד מרבים שכתב מרטין גרדנר, מביא שלל רעיונות מתחומי מתמטיקה אחדים, כפי שמלמדים שמות פרקיו: לוגיקה, מספר, גאומטריה, הסתברות, סטטיסטיקה וזמן. לכל רעיון מוקדשים עמוד או שניים בספר, ובהם תיאור הרעיון וניתוחו בשפה שווה לכל נפש, המלווה ברצועת קומיקס להצגת הרעיון. בין הרעיונות שבספר: פרדוקס השקרן, פרדוקס הספר, המלון של הילברט, פרדוקס ההצבעה, פרדוקס העורב, הפרדוקסים של זנון ורבים אחרים.

למלך היו 100 מתמטיקאים בכלא. יום אחד הוא אסף אותם והכריז: "עד הלילה תהיו ביחד ותהיה לכם הזדמנות לגבש אסטרטגיה. לאחר מכן אשים כל אחד מכם בתא מבודד. בכל זמן שארצה אבחר מישהו באקראיות ואשים אותו בחדר שכל מה שיש בו זה נורה ומתג. מי שבפנים יוכל לשנות את מצב הנורה (אם היא הייתה דלוקה לכבות ואם כבויה להדליק) או לא לעשות כלום. בהתחלה הנורה תהיה כבויה. המטרה שלכם שבאחד הימים יבוא אלי מישהו ויגיד שכולם כבר היו בחדר לפחות פעם אחת. אם הוא יצדק, אשחרר את כולכם, אך אם יטעה, אוציא את כולכם להורג." מה צריכה להיות האסטרטגיה של המתמטיקאים?

הערה: לצורך החידה למתמטיקאים יש חיי אלמוות. כל אחד מהם נכנס מספר פעמים לא מוגבל לחדר, כלומר אין דבר כזה מישהו שנכנס בפעם האחרונה. כמו כן, אין המתמטיקאים יודעים את הזמנים בהם מוכנסים אנשים ואין הם יודעים את המספר הסידורי של כניסתם (בפרט הראשון שנכנס אינו יודע שהוא הראשון).

פתרון

על המתמטיקאים למנות ראש קבוצה. כל אחד מה-99 האחרים יפעל לפי האלגוריתם הבא: בפעם הראשונה שהוא רואה את הנורה כבויה, הוא מדליק אותה. בכל מקרה אחר, הוא לא עושה כלום. ראש הקבוצה פועל לפי האלגוריתם הבא: אם הנורה כבויה, הוא לא עושה כלום, ואם היא דלוקה, הוא מכבה אותה וסופר את מספר הפעמים שהוא מכבה. לאחר שכיבה 99 פעמים, בהכרח כולם כבר היו בחדר כי כל אחד הדליק פעם אחת ואף אחד לא כיבה.


חידת המשך: נניח ולא ידוע המצב בתחילתי של הנורה בחדר. כלומר ייתכן שלפני שהוכנסו המתמטיקאים היא הייתה דלוקה, וייתכן שהיא הייתה כבויה. באיזו אסטרטגיה על המתמטיקאים להשתמש כעת?

פתרון

המתמטיקאים יפעלו על פי אותו אלגוריתם כמו קודם, רק שהפעם כל אחד מ-99 המתמטיקאים ידליק את הנורה הן בפעם הראשונה והן בפעם השנייה שהוא רואה אותה כבויה. ראש הקבוצה יספור הפעם עד 198. כך מובטח שאפילו אם הנורה הייתה דלוקה בהתחלה, וראש הקבוצה ספר אותה בטעות כמתמטיקאי, זה רק אומר שאחד המתמטיקאים הספיק להדליק את הנורה רק פעם אחת, ובכל מקרה כולם ביקרו בחדר.


חידת המשך 2: בנוסף לחידה הראשונה (הנורה בהתחלה כבויה), המלך מודיע למתמטיקאים כי הוא עלול לנסות לבלבל אותם ולשנות בעצמו מדי פעם את מצב הנורה - אך לא יותר מ-n פעמים. באיזו אסטרטגיה על המתמטיקאים להשתמש כעת?

פתרון

המצב בו לא ידוע מצב הנורה ההתחלתי שקול לכך שהנורה בהתחלה כבויה, אך למלך מותר לשנות את מצבה פעם אחת. על כן המתמטיקאים יפעלו על פי אותו אלגוריתם כמו קודם, אלא שעל כל מתמטיקאי שאינו ראש הקבוצה להדליק את הנורה 1+n הפעמים שהוא רואה אותה כבויה, וראש הקבוצה יספור הפעם עד 99*(n+1). כך מובטח ש-n הפעמים בהם המלך התערב בתהליך לא גרמו לכלול בספירה מתמטיקאי שכלל לא נכח בחדר.


לחידות נוספות, לחידות קשות יותר
משפטים מפורסמים

המשפט האחרון של פרמהמשפט פיתגורסמשפטי האי-שלמות של גדלהמשפט היסודי של האריתמטיקה
מיון החבורות הפשוטותמשפט ארבעת הריבועים של לגראנז'משפט המינימקסמשפט השאריות הסיני
לרשימת המשפטים

השערות מפורסמות

השערת גולדבךהשערת רימןהשערת פואנקרההשערת הראשוניים התאומיםמשפט ארבעת הצבעיםP=NP
לרשימת הבעיות הפתוחות במתמטיקה

מבט אל הלוח – משפט או השערה מפורסמים

אי שוויון המשולש הוא התרגום האלגברי לעובדה שבמשולש, אורכה של כל צלע קטן מסכום ארכי הצלעות האחרות. אי-שוויון המשולש מבטא את העובדה שלא ניתן לקצר את הדרך מ- A ל- C על ידי מעבר בנקודה B (כלומר: הקו הישר הוא הדרך הקצרה ביותר בין שתי נקודות). בצורתו הפשוטה, עבור זוג מספרים \ x ו- \ y, מתקיים \ |x+y|\leq |x|+|y|.

זוהי תכונה יסודית כל-כך של מושג ה"מרחק", עד שהיא מהווה אחת מהאקסיומות המגדירות מטריקה ומרחב מטרי. לפיכך, אי שוויון זה נכון, בהכללה, עבור כל נורמה (המושג "נורמה" הוא הכללה של מושג ה"אורך"). בפרט, אי שוויון המשולש האינטגרלי הוא גרסה של אי שוויון המשולש עבור הנורמה האינטגרלית.

לערך המלא

מבט על משפטים והשערות נוספים

נושאים במתמטיקה
כמות אינסוף - מספרים (טבעיים, שלמים, רציונליים, אי-רציונליים, ממשיים, מרוכבים) - מספרים סודרים - עוצמה - תורת המידה - קבועים מתמטיים
שינוי אנליזה מתמטית - אנליזה וקטורית - אנליזה מרוכבת - אריתמטיקה - חשבון אינפיניטסימלי - תורת הכאוס - משוואות דיפרנציאליות - אנליזה פונקציונלית
מבנה אלגברה - אנליזה מתמטית - אריתמטיקה - טופולוגיה - תורת הגרפים - תורת החבורות - תורת המספרים
מרחב אלגברה לינארית - גאומטריה - טופולוגיה - טריגונומטריה - אנליזה וקטורית - חשבון טנזורים - מרחב מחויג
מתמטיקה בדידה חישוביות - קומבינטוריקה - קריפטוגרפיה - תורת הגרפים - תורת המשחקים
יסודות ושיטות לוגיקה - פילוסופיה של המתמטיקה - תורת הקבוצות - סימון מתמטי - תורת הקטגוריות
מתמטיקה יישומית אופטימיזציה - אנליזה נומרית - הסתברות - סטטיסטיקה - מתמטיקה פיננסית
עולם המתמטיקה הוראת המתמטיקה - האיחוד המתמטי הבינלאומי - היסטוריה של המתמטיקה - מדליית פילדס - מתמטיקאים - 23 הבעיות של הילברט

אנליזה נומרית (או חישוב נומרי) היא ענף של מתמטיקה שימושית אשר חוקר את השיטות והאלגוריתמים למציאה או הערכה של פתרונות מספריים לבעיות מתמטיות שונות, על ידי שימוש במספר סופי של פעולות חשבון ופעולות לוגיות.

אנליזה נומרית מאפשרת לפתור בעיות כמו אינטגרלים של פונקציות לא אנליטיות, מציאת שורשים של פונקציות (למשל פולינומים ממעלה גבוהה, פונקציות טריגונומטריות וכדומה) ובעיות אחרות שקשה עד בלתי אפשרי למצוא להן פתרון אנליטי המתאים לכל פרמטר אפשרי.

למרות שאנליזה נומרית עושה שימוש באקסיומות, תאוריות והוכחות תאורטיות, היא יכולה להשתמש בתוצאות אמפיריות של חישובי מחשב על מנת לחקור שיטות חדשות ולנתח בעיות. בכך היא ייחודית בהשוואה לתחומי מתמטיקה אחרים.

לערך המלא

לרשימת כל הערכים בתחום

מבט על תחומים נוספים

משפטים מתמטיים חשובים ושימושיים - נוסחאות בגאומטריה - רשימת נוסחאות בטריגונומטריה - נוסחאות גזירה - חוקי הלוגריתמים

P computing.svg
P At sign.png
P physics-2.png
P chemistry.svg
P Economy.png
P Computer-science.png
מחשבים אינטרנט פיזיקה כימיה כלכלה מדעי המחשב

ערכים המחפשים עורכים

Exquisite-kwrite.png

דיונים, ייעוץ ועזרה


מהו פורטל? - רשימת כל קטגוריות המשנה והערכים