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2020-07-23

Alternativas matemáticas





Lex Fridman es un ruso profesor del MIT que tiene un canal de YouTube (https://www.youtube.com/channel/UCSHZKyawb77ixDdsGog4iWA ), Artificial Intelligence podcast, donde entrevista a los grandes de la tecnología de información. El 7 de enero de 2020, Lex entrevisto a Grant Sanderson, creador de 3Blue1Brown, un popular canal de YouTube ( https://www.youtube.com/3Blue1Brown ), que utiliza sofisticadas y elegantes visualizaciones animadas para explicar conceptos de matemáticas y sus aplicaciones en ciencia, tecnología, y sociedad.

Los dos comentarios de Sanderson que me quedaron de la entrevista fue la importancia de la notación matemática en el pensamiento científico mismo, y la caracterización de la visualización como una manera de hacer concreto un concepto abstracto.

Aunque no es un ejemplo manejado por Sanderson, en cuanto a la notación y su interrelación con los marcos conceptuales, tenemos el importante ejemplo histórico de las diferencias de enfoque al cálculo de Newton y Leibniz (http://www.centroedumatematica.com/aruiz/libros/Historia%20y%20Filosofia/Parte4/Cap15/Parte04_15.htm ).

Tanto Newton como Leibniz redujeron los problemas del cálculo de áreas, segmentos, volúmenes, a procesos de anti-derivación. Sin embargo, mientras que Leibniz se centraba en los incrementos infinitesimales, Newton usaba sus infinitesimales en la derivada misma. En Newton los infinitesimales estaban asociados directamente al cálculo de velocidades instantáneas (un claro sentido de aplicación física). En Leibniz el interés no era la aplicación física, sino los infinitesimales como entes primarios en la descripción de lo real. El énfasis de Newton era la razón de cambio, mientras que en Leibniz lo era la suma infinita de infinitesimales. Mientras que para Leibniz la notación era muy importante, Newton no le prestó mucho cuidado.

Básicamente la notación matemática, o de cualquier disciplina, para el caso, y la teoría subyacente proporciona un lenguaje común que permite a los conocedores de un tema intercambiar información de una manera eficiente. Richard Feynman cuenta en una de sus anécdotas que cuando estaba en la preparatoria, desarrollo su propia notación matemática, pero que la abandono porque era una perdida de tiempo al tener que explicarle a otro cualquier cosa. La notación debe ser una convención universal para ser útil.

Otro ejemplo, nos lo David Bennett que se plantea la pregunta de que si Los Beatles sabían teoría musical. En entrevistas los mismos Beatles reconocen que ni siquiera podían leer partituras, y aunque su talento musical es incuestionable, necesitaban alguien que tradujera sus ideas a la notación musical convencional. Ese alguien fue George Martin (https://en.wikipedia.org/wiki/George_Martin ) Martin preparación formal lleno el vacío entre el talento bruto de los Beatles y el sofisticado sonido que los distingue de todos los demás. La mayoría de los arreglos orquestales e instrumentación fue escrita o realizado por Martin.



Cuando la notación esta fuertemente establecida, las nociones teóricas en que se basa se olvidan, y se manejan solo de manera implícita. Por ejemplo, aprovechando que 1 + 4 = 5, un bromista travieso nos puede mostrar con las tres operaciones de suma, multiplicación, y división que 5 por 14 es igual a 25. Para una demostración pueden ver una plática del argentino Adrián Paenza sobre el pensamiento crítico y las matemáticas para la vida real.




Una variación del mismo tema es la premisa de un corto sobre una crisis mediática que se desata cuando un niño responde en un examen que 2 más 2 es igual a 22 (https://www.boredteachers.com/trending/short-film-shows-sad-reality-teachers-actually-have-to-deal-with ).



Volviendo con Grant Sanderson, el tema básico es como o porque la gente se interesa o involucra con las matemáticas. Lex le pregunto a Sanderson que ha quien dirigía sus videos. Sanderson dijo que su motivación primaria es satisfacer una curiosidad intelectual propia, que en principio hacia los videos para él mismo tener un conocimiento más profundo, y que, aunque buscaba que el material publicado fuera atractivo para las masas, que era en realidad muy difícil predecir qué tan exitoso será un video. En una plática en TED, Sanderson lista sus 4 videos más populares:
  1.  The hardest problem in the hardest test. Un video sobre un problema de geometría en espacio tridimensional sobre la relación entre cuatro puntos en una esfera y el centro de la esfera.
  2. But what is a Neural Network? | Deep learning, chapter 1. Una introducción a redes neurales.
  3. The most unexpected answer to a counting puzzle. Un resultado de la dinámica que relaciona el número de colisiones entre dos bloques y el número π.
  4. But what is the Fourier Transform? A visual introduction. Una introducción bastante creativa a la transformada de Fourier.


Sanderson señala que una de las objeciones al estudio de las matemáticas es que la gente siente que el tema esta desconectado de su realidad cotidiana. Sin embargo, de los cuatro videos más populares, solo el tema de las redes neurales se pudiera considerar de alguna relevancia práctica.
Sanderson especula que el elemento de drama e historia subyacente, la intriga del acertijo, la fantasía de imaginarse entre los de mayor rendimiento, es lo que al final del día involucra los temas matemáticos.
Sanderson cierra con unas referencias de Hardy sobre la belleza de las matemáticas puras y el valor adicional de que no sean útiles. Pero Sanderson anota que las matemáticas más abstractas terminan siendo útiles. Hardy usa como ejemplo de matemáticas sin uso aparente posible, la teoría de números, que en siglo veintiuno es la base de la criptografía, componente esencial de la tecnología informática.
















Veinticinco entre cinco es catorce




https://www.pleacher.com/mp/mhumor/abcost.html

Abbot y Costello


Abbott y Costello hicieron de las travesuras aritméticas la base
de varios de sus diálogos cómicos (https://allthecalculations.wordpress.com/2014/04/09/the-abbott-and-costello-math-method/ ).

Diálogo de la película Buck Privates:


Abbot: Tienes 40 años y estás enamorado de una niña, digamos de 10 años. Eres cuatro veces mayor que esa chica. No podrías casarte con esa chica, ¿verdad? Entonces esperas 5 años. Ahora la niña tiene 15 años y tú tienes 45. Solo tienes tres veces la edad de esa chica. Entonces esperas 15 años más. Ahora la niña tiene 30 años y tú tienes 60. Solo tienes el doble de edad que esa niña. Aquí está la pregunta. ¿Cuánto tiempo tienes que esperar antes de tú y ella tengan la misma edad?

Costello: ¿Qué tipo de pregunta es esa? Eso es ridículo.
Si sigo esperando ella terminará más vieja que yo.
¡Entonces ella tendrá que esperarme!

El prestamo


Abbott: Hazme un favor. Préstame $ 50.
Costello: No puedo prestarte $ 50. Todo lo que tengo es $ 40.
Abbott: está bien. Dame los $ 40 y me deberás $ 10.
Costello: ¿Cómo es que te debo $ 10?
Abbott: ¿Qué te pedí?
Costello: $ 50.
Abbott: ¿Qué me diste?
Costello; $ 40.
Abbott: Entonces me debes $ 10.
Costello: Eso es correcto. Pero me debes 40 dólares. Devuélveme mis $ 40.
Abbott: Ahí están tus $ 40. Ahora dame los $ 10 que me debes.
Esa es la última vez que le pido un préstamo de $ 50.
Costello: ¿Cómo puedo prestarle $ 50 ahora? Todo lo que tengo es $ 30.
Abbott: Dame los $ 30 y me deberás $ 20.
Costello: Esto está empeorando todo el tiempo.
¡Primero te debo $ 10, y ahora te debo $ 20!
Abbott: Entonces me debes $ 20. Veinte y 30 son 50.
Costello; No! Veinticinco y 25 es 50.
Abbott: Aquí están tus $ 30. Devuélveme mis $ 20.
Costello: ¡Todo lo que tengo ahora es $ 10!

Juego de números.


Abbott: Toma un número, cualquier número del 1 al 10, y no me digas.
Costello: lo tengo.
Abbott: ¿Es el número par o impar?
Costello: Par.
Abbott: ¿Es el número entre 1 y 3?
Costello: No.
Abbott: ¿Entre 3 y 5?
Costello: No. Creo que lo tengo.
Abbott: ¿Entre 5 y 7?
Costello: si.
Abbott: ¿Número seis?
Costello: bien. . . . ¿Como el hizo eso?

7 por 13 es igual a 28




https://www.onlinemathlearning.com/funny-math-proofs.html

$1 = 1 cent


$1 = 100 cents
= (10 cents)2
= ($0.1)2
= $0.01
= 1c

0 = 1




2007-07-14

La historia de π (pi)

Una de las experiencias más satisfactorias para mi ha sido leer A history of PI de Petr Beckmann.

Aunque los logros específicos del saber humano se dan a través de individuos al ver la historia el contexto social parece ser determinante para el desarrollo tecnológico y el entendimiento científico. Como dijo alguien con respecto a la bomba atómica:

 El secreto es saber que se puede hacer.

Por otro lado, los genios son cosa rara. Consideramos el siglo veinte y lo que va del veintiuno como superiores al resto de la historia humana en términos de entendimiento científico y avance tecnológico pero tal vez todavía no terminamos de aprehender lo que Newton percibió y plasmo en su obra hace 300 años.

Pi es interesante porque el circulo es interesante. El circulo es una forma ideal abstracta que no existe en la realidad pero también es la forma de muchos objetos de la vida diaria.

Algunas personas pueden entender que un objeto redondo es aproximadamente circular pero que si medimos con suficiente precisión no hay círculos perfectos en el mundo. Para algunos lograr este salto de abstracción no es una posibilidad y logran demostrar que pi es igual 20612/6561, que en términos prácticos, en términos de medir una mesa, o rebanar un pastel esta más que bien, pero en términos de capacidad de desarrollar tecnología, por ponerlo de alguna manera, es un callejón sin salida. La practicidad es un duende travieso que nos permite salir adelante ante los retos de la vida pero que si nos descuidamos nos lleva por los senderos del estancamiento y de la corrupción. Empecemos por valorar a los que pueden, tratemos de entender. El primer paso, según alcohólicos anónimos es aceptar el problema. La educación es el camino, trabajemos para que nuestros niños sepan observar, pensar, discutir, y hacer, no para que sean científicos, sino para que todos vivamos mejor.

Un lector del libro de Beckmann comparte su frustración en Internet:

I think my main problem with the book is that I was looking for an interesting narrative that explores the impact of pi from a cultural and personal point of view. What I got was a mathematical primer on pi, heavy on formulas, charts and graphs, peppered with bland historical facts easily obtained from general knowledge history books and encyclopedias.

Es curioso el comentario porque el libro es ameno, atestiguado por sus ventas, y las matemáticas son un lenguaje para hablar de cosas como pi, es decir son parte de la narrativa. Parece que la comunicación entre el hemisferio izquierdo y el derecho del cerebro no es tan fácil. Para algunos, como Pitágoras, los números son mágicos y su manipulación un camino para controlar el destino.

Volviendo a pi, veamos como expresarlo como una fracción.

Empecemos con una aproximación
pi=3.141592653589793+.
=
3 + 0.14159...

Tomado el reciproco de la parte fraccionaria
1
3 + ------------
7.06251...

Iterando el procedimiento
1
3 + ----------------
7 + 0.06251...

1
3 + -------------------
1
7 + -------------
15.99658...

Si la parte decimal es mayor a .5 podemos acercarnos por arriba
1
3 + ---------------------------
1
7 + ---------------------
1
16 - --------------
292.98696...

Simplificando

1
3 + ----------
1
7 + ----
16

1
3 + -------
113
-----
16

16
3 + -----
113

335
-----
113

Las primeas cuatro aproximaciones a pi corresponden con valores históricos;

3/1 3.000000000000000
22/7 3.142857142857143
355/113 3.141592920353983
104348/33215 3.141592653921421

Referencias: