¿Cuáles son algunos de los teoremas matemáticos más bellos?

Déjame mencionar uno de mis favoritos.

Digamos que estás solo en casa un sábado por la noche y estás aburrido. ¿A qué recurres? Películas de Batman y pizza. Ahora me gusta toda mi pizza con un montón de queso, muchas verduras y lo más importante, corteza fina. Ahora, si tienes incluso una pulgada de amor por la pizza, sabrás que la forma correcta de comer una porción de pizza de manera eficiente es comerla así:

Esto se debe a que desea evitar que se doble hacia el piso de esta manera:

Veamos ahora qué evita que esta pizza se doble hacia el piso usando la física. Para esto, tendrá que calcular las fuerzas en cada punto de la superficie debido a la gravedad, las fuerzas de adhesión, etc. O, en el mejor de los casos, puede mapear las fuerzas en cada punto de la superficie en función de la distancia desde un punto arbitrario. Manualmente, te llevará mucho tiempo hacer esto. El tiempo suficiente para que tu pizza también se vuelva obsoleta. Eso te lleva a la pregunta, ¿hay una manera mucho más fundamental y rudimentaria y elegante de explicar este fenómeno?

La respuesta es sí. He aquí, ‘ La notable tormenta ‘. Sí, se llama así o ‘ Theorema Egregium ‘ en latín. Aquí están los puntos que necesita saber antes de explicarle el teorema:

1. Una línea recta tiene curvatura cero (yo uso el negro para representar esto)

2. Una línea que se dobla y termina lejos de ti tiene una curvatura negativa. (Rojo para representar esto)

3. Una línea que se dobla hacia usted tiene una curvatura positiva. (Verde para representar esto)

4. La curvatura en un punto de la superficie está determinada por dos líneas perpendiculares que se cruzan en ese punto. La curvatura es directamente proporcional al producto de la curvatura de los dos ejes.

Entonces, esencialmente, cuando una pizza está plana en el suelo, tiene una curvatura cero en el punto de intersección de los ejes.

Ahora, el Teorema Egregium de Gauss afirma que la curvatura de un plano siempre permanece igual (dado que no se produce deformación o deformación). En otras palabras, la pizza, dado que tiene curvatura cero en todos los puntos, siempre tendrá al menos un conjunto de ejes para los cuales el punto de intersección tiene curvatura cero, incluso cuando está doblada.

Entonces, cuando lo sostienes sin doblarlo alrededor del centro, la pizza se dobla hacia abajo. Para esto en el punto de intersección, tiene un eje de curvatura negativo y un eje de curvatura cero. Por lo tanto, la curvatura general será cero (ya que el cero multiplicado por cualquier valor negativo es cero).

Entonces, para compensar esto, puede doblar su pizza en la esquina de esta manera:

Aquí, le ha dado un eje de curvatura positivo y para compensar debe haber un eje con curvatura cero en el punto de intersección que hemos elegido, que he mostrado con la línea negra. Esta tormenta es la razón por la cual su pizza permanece recta a lo largo del eje negro.

Entonces, la próxima vez que disfrute de una pizza caliente, agradezca a Gauss por ello.

Soy ingeniero eléctrico y apasionado de las matemáticas.

Durante el primer ciclo de mi educación, me sorprendí cuando me enfrenté a POWER SERIES en Teoría del cálculo. Se puede aceptar la teoría fundamental de la computación física. Ayuda a la computadora (o micropeocesador en el caso general) a calcular la mayoría de las funciones básicas como e ^ x, sinx, cosx, lnx, etc.

Por ejemplo, al usar series de potencia puede calcular alguna función como se muestra en la imagen a continuación

Esto es importante porque las máquinas tipo computadora no pueden manejar este tipo de funciones. Esas máquinas solo pueden saber multiplicación, resta, suma y división.

Con la ayuda de esta serie, podemos calcular muchas funciones como lo deseamos.

Por esa razón, las series de potencia son para mí los teoremas más bellos de las matemáticas.

Puede que esto no te parezca hermoso, pero para mí lo es.

Dice:-

“El teorema del mono infinito establece que un mono que toca las teclas al azar en un teclado de máquina de escribir durante una cantidad de tiempo infinita seguramente escribirá un texto dado, como las obras completas de William Shakespeare. De hecho, el mono casi seguramente escribiría todos los textos finitos posibles un número infinito de veces “.

En este contexto, “casi seguro” es un término matemático con un significado preciso, y el “mono” no es un mono real, sino una metáfora de un dispositivo abstracto que produce una secuencia aleatoria interminable de letras y símbolos. Una de las primeras instancias del uso de la “metáfora del mono” es la del matemático francés Émile Borel en 1913, pero la primera instancia puede haber sido incluso antes.

Sin embargo, la probabilidad de que los monos que llenen el universo observable escriban una obra completa como el Hamlet de Shakespeare es tan pequeña que la posibilidad de que ocurra durante un período de tiempo de cientos de miles de órdenes de magnitud más largos que la edad del universo es extremadamente baja ( pero técnicamente no es cero).

Loco no?

Fuente: – Teorema del mono infinito – Wikipedia

Considere una función definida por:

[matemáticas] f (x) = \ frac {a} {π (1+ (ax) ^ 2} [/ matemáticas]

Su gráfico se parece a lo siguiente:

[matemáticas] a = 50 [/ matemáticas]

Reduzcamos [matemáticas] a [/ matemáticas],

Observe cómo la protuberancia comenzó a sobresalir,

entonces, reduzcamos [matemáticas] a [/ matemáticas] aún más …

El ancho de la estructura ‘en forma de campana’ disminuye, pero su altura aumenta en relación con el resto de su cuerpo,

Reduciendo [matemáticas] a [/ matemáticas] … otra vez

¡Se puso tan delgado!

Su ancho es casi insignificante ahora,

Ahora, reduzcamos a a nada, es decir, trace el gráfico cuando [math] a = 0 [/ math],

Y … obtenemos esta curva asombrosa que es igual a cero en todos los puntos pero tiende al infinito en [matemática] x = 0 [/ matemática].

Ahora, si le pido que compare el área bajo toda la curva anterior, obviamente dirá que está disminuyendo gradualmente a medida que tiende a cero. Y en el último gráfico (que es cuando [matemáticas] a = 0 [/ matemáticas]), el área debe ser cero.

Pero, eres incorrecto!

Veamos por qué

[matemáticas] \ displaystyle \ int _ {- ∞} ^ {∞} f (x) dx [/ matemáticas]

[math] = \ displaystyle \ int _ {- ∞} ^ {∞} \ frac {a} {π (1+ (ax) ^ 2} dx [/ math]

Usando la fórmula de integración estándar, [math] \ displaystyle \ int \ frac {1} {1+ (x) ^ 2} dx = \ arctan (x) + C [/ math],

[matemáticas] \ displaystyle \ int _ {- ∞} ^ {∞} \ frac {a} {π (1+ (ax) ^ 2} dx [/ math]

[matemática] = a \ frac {\ arctan (ax) | _ {- ∞} ^ {∞}} {aπ} = 1 [/ matemática]

[matemáticas] \ displaystyle \ int _ {- ∞} ^ {∞} \ frac {a} {π (1+ (ax) ^ 2} dx = 1 [/ matemáticas]

¡Esto significa que el área bajo todas las curvas anteriores es igual! Es independiente del valor de [math] a [/ math].

¡Y el área debajo del último gráfico, que es cero en todos los puntos excepto [matemática] x = 0 [/ matemática], también es una!

¡Por lo tanto, el área debajo de las dos curvas siguientes es igual!

Este es uno de los resultados más hermosos en matemáticas. La integral sobre los reales de la función Delta de Dirac es igual a la unidad.

La función Delta de Dirac (o más bien distribución) se define como:

[math] \ delta (x) = \ displaystyle \ lim_ {a → 0} \ frac {a} {π (1+ (ax) ^ 2} [/ math],

[matemáticas] \ delta (x) = {\ begin {cases} + \ infty, & x = 0 \\ 0, & x \ neq 0 \ end {cases}} [/ math]

Y como hemos demostrado,

[math] \ boxed {\ int _ {- ∞} ^ {∞} \ delta (x) \, dx = 1} [/ math]

Para más información puede consultar el siguiente enlace: función Dirac delta

Fuente de la imagen: aplicación Desmos

Teorema de Stokes generalizado

El teorema de la regularidad elíptica

El teorema de mapeo de Riemann (y el teorema de Schwartz-Christoffel, que está relacionado)

El teorema de Riemann-Roch

El primer teorema del isomorfismo

Lema de Yoneda

Lema de Schur

Los teoremas de Sylow

El teorema de incrustación de Nash

Teorema de Mittag-Leffler

El teorema de aproximación de Weierstrass

Nullstellensatz

El teorema de Rham (junto con el lema de Poincaré, del cual es una generalización)

La prueba de Dirichlet de primos en progresión aritmética

La prueba de Euclides de la infinitud de los números primos

La prueba de Euclides de la irracionalidad de [math] \ sqrt {2} [/ math]

La prueba de Euclides de la enumeración de sólidos platónicos

Voy a ser estereotipado y decir [matemáticas] e ^ {i \ pi} = – 1. [/ matemáticas] Digo esto por varias razones.

En primer lugar, une algunos de los números más importantes en matemáticas, [matemáticas] e, i, \ pi, 1, [/ matemáticas] y [matemáticas] 0 [/ matemáticas] si mueve las [matemáticas] -1 [ / math] al lado izquierdo.

Aún más interesante, creo, es que nos permite tratar con yo de manera extraordinaria. Por ejemplo, usando esta propiedad, podemos determinar que [matemáticas] i ^ i = e ^ {- \ frac {\ pi} {2}} [/ matemáticas] No solo eso parece un valor extraño para [matemáticas] i ^ i, [/ math] pero también significa que [math] i ^ i [/ math] es un número real. Eso va totalmente en contra de la intuición. Uno podría pensar que [matemática] i ^ i [/ matemática] sería un número complejo y complicado, pero resulta ser real y relacionado con [matemática] e [/ matemática] y [matemática] \ pi [/ matemáticas]. Eso es asombroso para mí. Hay muchas otras cosas que nos permite hacer, este es solo un ejemplo.

Además, la forma general es [matemáticas] e ^ {ix} = \ cos (x) + i \ sin (x). [/ Matemáticas] Como puede imaginar, esto es muy útil para evaluar números complejos y tratarlos en todo tipo de formas

Al final, la forma general es realmente lo que creo que es la más bella, con [math] e ^ {i \ pi} = – 1 [/ math] es una consecuencia particularmente encantadora de ello.

Editar: he decidido incluir otro teorema en mi respuesta, el teorema de los cuatro colores. Dice que si dibuja un mapa sin importar cuán complejo sea, nunca necesitará más de cuatro colores para colorear las regiones en el mapa, de modo que no haya dos regiones adyacentes que sean del mismo color. Intentalo. Dibuja un mapa tan complicado como quieras, intenta romper el teorema (completar los garabatos en Windows Paint finalmente tiene un propósito). No puedes hacerlo, no importa cuánto lo intentes.

El teorema de Pitágoras, la base de la geometría y la trigonometría.
a ^ 2 + b ^ 2 = c ^ 2
El teorema del binomio.
(x + y) ^ n = (n) Sigma (k = 0) (k de n) * x ^ (nk) * y ^ k
Lo siento si es desordenado!

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