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

Pythagoras1.svg

משפט פיתגורס הוא משפט גאומטרי, הנחשב לאחד המשפטים המתמטיים הנודעים ביותר. הוא קובע שסכום שטחי הריבועים, הבנויים על הניצבים במשולש ישר-זווית, שווה לשטח הריבוע הבנוי על היתר (הניצבים הם שתי צלעות הזווית הישרה, והיתר הוא הצלע הארוכה של המשולש). בניסוח פורמלי: אם אורכי הניצבים במשולש ישר-זווית הם \ a ו-\ b, ואורך היתר הוא \ c, אז: \ a^2+b^2=c^2. המשפט ההפוך, הקובע שמשולש שבו ריבוע צלע אחת שווה לסכום ריבועי הצלעות האחרות הוא ישר-זווית, נכון גם הוא.

המשפט נקרא על שם המתמטיקאי והפילוסוף היווני פיתגורס, שחי במאה ה-6 לפנה"ס על אף שאת המשפט עצמו הכירו בתרבויות עתיקות מאות שנים לפני זמנו.

בעיה מפורסמת מתורת המספרים היא מציאת משולשים ישרי זווית שאורכי הצלעות שלהם הינם מספרים שלמים, כלומר למצוא פתרונות שלמים למשוואה הדיופנטית: \ a^2+b^2=c^2. שלשה של מספרים כאלה קרויה שלשה פיתגורית, וידוע שיש אינסוף שלשות מסוג זה. דוגמה לשלשה פיתגורית הם המספרים 3,4,5 שכן הם מקיימים את המשוואה: \ (9+16=25)\quad 3^2+4^2=5^2 \quad .

Polyhedron.jpg

פאון בן 1860 קודקודים ו- 5340 צלעות.

פאון שצייר לאונרדו דה וינצ'י עבור ספרו של לוקה פאצ'ולי "על הפרופורציה האלוהית"

ציורים כמו הסעודה האחרונה והמונה ליזה נחשבים כיום למוכרים ולמוערכים ביותר מבין יצירותיו של הצייר ואיש האשכולות לאונרדו דה וינצ'י. אולם, בימי חייו, הוא התפרסם יותר בזכות רישומים גאומטריים של פאונים שצייר עבור הספר על הפרופורציה האלוהית. הספר שעסק בנושא יחס הזהב נכתב על ידי ידידו של לאונרדו, הנזיר והמתמטיקאי הנודד לוקה פאצ'ולי.

Benq joybook transparent.png

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

אתר היום: MegaMath (באנגלית)

MegaMath הוא אתר המביא לתלמידי בית הספר היסודי את הרעיונות והבעיות של המתמטיקה המודרנית: לוגיקה, האינסוף, תורת הגרפים, ועוד. זהו אתר חובה לשונאי מתמטיקה: אלה שמעולם לא הבינו דבר בתחום זה, אך פתוחים להזדמנות לגלות את יופיו. את האתר העניקה לעולם המעבדה הלאומית לוס אלמוס, המוכרת יותר בתרומתה לפיתוח נשק גרעיני.

קורט גדל (משמאל), יחד עם אלברט איינשטיין

קורט גדלגרמנית: Kurt Gödel)‏ (28 באפריל 1906 - 14 בינואר 1978) היה לוגיקן אוסטרי (ואחר-כך אמריקני) מגדולי הלוגיקנים של כל הזמנים.

גדל נולד ב-28 באפריל 1906 בעיר ברנו שבאימפריה האוסטרו-הונגרית (כיום בצ'כיה), לאב שהיה מנהל מפעל טקסטיל. בגיל 18 התחיל גדל את לימודיו באוניברסיטת וינה, שם לקח קורסים בפיזיקה, במתמטיקה ובפילוסופיה, כשבסופו של דבר התמקד בלוגיקה מתמטית והיה חבר בחוג הווינאי. בשנת 1930 סיים את עבודת הדוקטורט שלו, שבה הוכיח את שלמותו של תחשיב פסוקים מסדר ראשון. טענה זו ידועה בשם משפט השלמות של גדל.

מראשית ימי המתמטיקה ועד למאה העשרים פעלו המתמטיקאים מתוך תחושה שכל טענה מתמטית ניתנת להוכחה או, לחלופין, להפרכה (כלומר להוכיח שאינה נכונה). בשנת 1931 הוכיח גדל, במאמרו "על טענות שאינן ניתנות להוכחה בפרינציפיה מתמטיקה ובמערכות דומות", שלתחושה זו אין כל בסיס, וברבות מהמערכות האקסיומטיות, ובפרט אלו שמנסות למדל את האריתמטיקה, קיימות טענות שלא ניתן להוכיח או להפריך. הוכחה זו זכתה לשם משפטי האי שלמות של גדל, משפט שהוא אבן הפינה של הלוגיקה המתמטית המודרנית וזיכה את גדל בכינוי "מקלקל האריתמטיקה".

Article MediumPurple.svg
Cquote2.svg

"אדם ציווה את רכושו בצוואתו בצורה הבאה: 2/27 לאשתו, 31.88% מן הנותר לבנו בכורו, 49/101 מן הנותר לאחר מכן לבנו השני, והשאר לבתו אשר קיבלה 15/33 71,307 ל"י. כמה קיבל כל אחד מן היורשים?"

יש להודות שהמוריש הוא אדם מופרע קשות, או רצה מן הסתם להתנקם במשפחתו אחרי מותו.

Cquote3.svg
אפרים קישון, "ספר משפחתי"

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

ספר היום: לנסלוט הוגבן (אנ'), מתמטיקה למיליון, הוצאת "ניצנים", שנות ה-50 של המאה ה-20.

הספר יצא לאור במקורו באנגלית ב-1936 וזכה לפופולריות רבה. הספר סוקר את התפתחות המתמטיקה מהיוונים ועד למחצית המאה ה-19 בערך, עם דגש על השלכות והשפעת הידע המתמטי על תחומי החיים, כמו ניווט, כלכלה, טכנולוגיה ועוד. לסופר נקודת מבט מרקסיסטית, והספר כתוב בצורה מרתקת. לא מיועד למי שמעוניין ללמוד מתמטיקה מתקדמת, אך מספק נקודת מבט מעניינת, מקורית ומרתקת על ההיסטוריה של מתמטיקה.

בעת שרטוט מפה מדינית, כל שתי מדינות בעלות קו גבול משותף נצבעות בצבעים שונים, כדי שיהיה קל להבחין ביניהן. כדי להוזיל את עלויות הדפוס, נרצה להשתמש במספר צבעים קטן ככל האפשר. לוח שחמט הוא דוגמה למפה שבה כל מדינה גובלת בארבע מדינות אחרות, אולם די בשני צבעים כדי לצבוע את המפה. האם יש מפה שלצביעתה נחוצים שלושה צבעים? ארבעה צבעים? חמישה צבעים?

פתרון
מפה שלצביעתה נדרשים ארבעה צבעים

במפה שבתרשים מופיעות ארבע מדינות, שכל אחת מהן גובלת בכל שלוש שכנותיה, ולכן נחוצים ארבעה צבעים לצביעתה. אם שתיים מהמדינות שבמפה זו יתאחדו, די יהיה בשלושה צבעים לצביעת המפה שתיווצר.

ומה בעניין חמישה צבעים? בכך עוסק משפט ארבעת הצבעים. ההשערה שדי בארבעה צבעים כדי לצבוע כל מפה, מסובכת ככל שתהיה, הועלתה על ידי פרנסיס גאטרי (Francis Guthrie) בשנת 1850, בעת שעסק בצביעת מפה של אנגליה. הוכחה לנכונותה של ההשערה נמצאה רק כעבור 126 שנה, תוך הסתייעות במחשב.


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

משפט רייס הוא משפט מרכזי בתחום החישוביות, שעוסק ביכולת של אלגוריתמים לחקור אלגוריתמים אחרים. המשפט קובע שאין תוכנית מחשב שמקבלת כקלט תוכנית מחשב אחרת, ומכריעה האם הפונקציה שמחשבת תוכנית מחשב זו היא בעלת תכונה מסוימת "לא-טריוויאלית" או לא. (כלומר, תכונות אשר מאפיינות חלק מהפונקציות שמחושבות בידי תוכנית מחשב, אך לא את כולן) יש לשים לב שהתכונה היא תכונה של הפונקציה, ולא של תוכנית המחשב עצמה. באופן אינטואיטיבי המשפט טוען שתוכנית מחשב אינה יכולה לדעת מה תוכנית מחשב אחרת עושה (כי אז היא הייתה צריכה להריץ אותה, וזה שקול לבעיית העצירה).

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

סטטיסטיקה היא תחום ידע העוסק באיסוף, ניתוח והצגת מסקנות מנתונים כמותיים חלקיים. במקרים רבים קשה לנתח את האיברים בקבוצה באופן פרטני בשל מספרם הרב, ואז אפשר להתייחס אל הנתונים כמכלול, ולנתחם ככאלה. כאשר מסתכלים על משתנה מסוים (למשל מידת גובה) והופעתו באוכלוסייה מסוימת (למשל ילדי כתה ג' בישראל), מתקבלת התפלגות של משתנה מקרי (הגובה). במקרים רבים ניתן לדגום מדגם שייצג את האוכלוסייה לצורך הסקה סטטיסטית.

הסטטיסטיקה נשענת על תורת ההסתברות והמדעים הנעזרים בה הם כימיה סטטיסטית וחלק נכבד מתחומי הביולוגיה, הרפואה ומדעי החברה. התשובה לשאלה, האם הסטטיסטיקה היא ענף במתמטיקה, שנויה במחלוקת.

הסטטיסטיקה מתחלקת לסטטיסטיקה תיאורית, שמטרתה תיאור של הנתונים על ידי אפיון ממדים שונים בהם, וסטטיסטיקה היסקית, שמטרתה הסקת מסקנות מהמדגם עליו נאספו הנתונים הסטטיסטיים לכל האוכלוסייה.

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