¿Cómo podemos definir fácil y difícil resolver problemas matemáticos?

Esta es una pregunta bastante profunda. ¿Cuál es la dificultad objetiva de un problema matemático dado?

  • Objetivamente, postularía que la dificultad de una ecuación matemática es inversamente proporcional a la complejidad del argumento lógico más simple que puede satisfacerla.

Hay una cita famosa que considero apropiada para emplear aquí.

“Todo debe hacerse lo más simple posible, pero no un poco más simple”.

Los orígenes de la cita son controvertidos, por lo que leeré más sobre la atribución.

  • De todos modos, ilustraré mi punto con dos ecuaciones. El primero es el teorema de Pitágoras.
  • “A cuadrado + b cuadrado = c cuadrado” cuando un triángulo tiene un ángulo recto de 90 grados y se hacen cuadrados en cada uno de los 3 lados.

La complejidad del argumento lógico más simple que satisface este teorema es, en sí misma, bastante simplista. Podría llamar a esto un problema fácil en mi marco objetivo de dificultad.

  • Ahora presentaremos una ecuación muy similar llamada conjetura abc.

También conocida como la conjetura de Oesterlé-Masser, la conjetura abc es una conjetura en teoría de números, propuesta por primera vez por David Masser en 1985, luego por Joseph Oesterlé en 1988.

  • Establece que tres enteros positivos; a, byc (de ahí el nombre) son relativamente primos y satisfacen a + b = c. Si d denota el producto de los distintos factores primos de abc, la conjetura dice que d no suele ser mucho menor que c. Si ayb están compuestos por grandes potencias de primos, entonces c generalmente no es divisible por grandes potencias de primos.
  • a + b = c, la conjetura abc se ve muy similar al teorema de Pitágoras, al cuadrado + b al cuadrado = c al cuadrado.

El problema es que la complejidad del argumento más simple que satisface la conjetura abc es GARGANTUAN.

  • De hecho, el argumento más simple que tenemos hasta ahora fue escrito por un tipo llamado Shinichi Mochizuki de la Universidad de Kyoto en Japón. Se llama teoría de Teichmuller, o geometría interuniversal.
  • Su prueba son 500 páginas de jeroglíficos no digeribles en el límite que intentan validar lógicamente su reconstrucción de la teoría de conjuntos, entre otras cosas. Él tiene un montón de contradicciones en su trabajo. Lo más evidente para mí es el teorema 4.2. Pero yo divago. Aquí hay un extracto para referencia visual.

Estoy definiendo la conjetura abc como objetivamente difícil porque la complejidad del argumento lógico requerido para satisfacerla envuelve y expone la complejidad y el alcance de la totalidad de las matemáticas puras y los fundamentos de las matemáticas.

El teorema de Pitágoras es objetivamente fácil porque la complejidad del argumento lógico que lo satisface requiere solo un puñado de argumentos simples deducidos de las propiedades universales de los ángulos euclidianos.

Probablemente sea mejor decir que la dificultad es relativa: depende de la persona que intenta resolver el problema, así como el problema en sí. Si ya sabe todo lo que necesita para responder una pregunta en matemáticas, es un ejercicio, no un verdadero problema. Si no lo hace, entonces la dificultad depende en gran medida de cuánto más necesitaría saber para poder resolverlo, junto con si hay alguna forma quizás aún desconocida de resolverlo que esté realmente dentro de los límites de su conocimiento. En ese caso, su ingenio, manejo, etc., pueden ser el factor limitante para determinar si puede resolver el problema.

Históricamente, algunos problemas han tardado años, décadas, siglos o milenios en resolverse. Considere el último teorema de Fermat, que tomó cientos de años y los esfuerzos de algunas de las mentes matemáticas más grandes de la historia para mover las cosas hasta el punto en que, después de unos siete años de esfuerzo sostenido y enfocado, Andrew Wiles pudo superar la línea de meta. . ¿Fue ese un “problema difícil”? Ciertamente parece haber sido. Fermat creía que tenía una prueba en el siglo XVII, pero casi seguramente se equivocó. Una prueba más elemental aún no ha aparecido en casi un cuarto de siglo desde que la prueba de Wiles fue validada. Tal vez en el próximo milenio, alguien encuentre una prueba relativamente fácil de entender que use más matemática elemental que la prueba de Wiles. Talvez no.

Mientras tanto, tenemos, por ejemplo, la hipótesis de Riemann, que sigue sin resolverse a pesar de ser un problema con implicaciones mucho más profundas para las matemáticas que FLT. Parece que eso también es un problema objetivamente difícil. La conjetura de Goldbach también viene a la mente. Hay muchos, muchos otros que parecen muy difíciles “objetivamente”.

La conclusión es, en mi opinión, “¿difícil para quién?”

Dices que un problema matemático es fácil cuando puedes decir cómo se resolverá el “problema matemático” de inmediato al mirarlo. Esto sucede cuando ya ha resuelto este tipo de problemas matemáticos o está familiarizado con el problema y la solución.

Un problema matemático es difícil para usted cuando no puede pretender la solución de un problema inmediatamente al observarlo. Un problema matemático difícil generalmente tomará 2x o 3x de tiempo que los problemas fáciles .

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