Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 634558)
Контекстум
.

Изменчивая природа математического доказательства. Доказать нельзя поверить (534,00 руб.)

0   0
Первый авторКранц Стивен
АвторыШихова Н. А.
ИздательствоМ.: Лаборатория знаний
Страниц323
ID443279
АннотацияКнига знакомит читателя с тем, как развивалось с течением времени понятие математического доказательства. Некоторые иллюстративные и интересные математические результаты приведены с доказательствами и поясняющими примерами. Рассмотрен вклад в историю доказательства многих великих математиков. Легкий и увлекательный стиль автора делает изложение доступным широкому кругу читателей.
Кому рекомендованоДля преподавателей математики, студентов и всех, интересующихся математическими науками.
ISBN978-5-00101-896-4
УДК510.7
ББК22.1
Кранц, С. Изменчивая природа математического доказательства. Доказать нельзя поверить = The Proof is in the Pudding: The Сhanding Nature of Mathematicial Proof / пер. Н.А. Шихова; С. Кранц .— 3-е изд. (эл.) .— Москва : Лаборатория знаний, 2020 .— 323 с. : ил. — Пер. с англ.; Дериватив. эл. изд. на основе печ. аналога (М.: Лаборатория знаний, 2017); Электрон. текстовые дан. (1 файл pdf : 323 с.); Систем. требования: Adobe Reader XI; экран 10" .— ISBN 978-5-00101-896-4 .— URL: https://rucont.ru/efd/443279 (дата обращения: 19.04.2024)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

ISBN 978-5-93208-212-6 Книга знакомит читателя с тем, как развивалось с течением времени понятие математического доказательства. <...> Хотя есть некоторые намеки на доказательства даже в табличках древнего Вавилона (таких как Плимптон 322) за 1800 до н. э., понятие доказательства возникло, видимо, только в Древней Греции. <...> Многие древние греки, включая Евдокса, Теэтета, Фалеса, Евклида и Пифагора, либо использовали доказательства, либо ссылались на них. <...> Считается, что Евклид был первым, кто систематически использовал точные определения, аксиомы, строгие правила логики, чтобы сформулировать и доказать каждое утверждение (т. е. каждую теорему). <...> Формализм Евклида, как и его методология, стал образцом —и даже для наших современников —для установления математических фактов. <...> Французский математик Жан Лере (1906–1998) так пишет о системе ценностей в современной математике. .разные области математики нераздельны как части живого организма; как живой организм, математика должна постоянно создаваться заново; каждое поколение должно перестроить ее вновь—шире, больше и прекраснее прежней. <...> Хивуд не нашел фатальную ошибку в работе. <...> Брауэр дал революционное доказательство своей теоремы о неподвижной точке, а спустя некоторое время решительно отрекся от доказательств от противного (по крайней мере в отношении доказательств существования, а результат о неподвижной точке был именно таким) и создал движение интуиционизма. <...> Это замечательный инструмент вычислений, он мог бы резко упростить задачу Кеплера. <...> • Решение Томаса Хейлса задачи Кеплера об упаковке сфер во многом (как и решение задачи о четырех красках) опирается на компьютерные вычисления. <...> • Про доказательство гипотезы Пуанкаре, построенное Григорием Перельманом, и про программу геометризации Тёрстона слышали все. <...> У этого результата есть одно важное следствие—доказательство знаменитой гипотезы Пуанкаре. <...> Работа Фишера Блэка из Гарварда и Мирона Сколеса из Станфорда <...>
Изменчивая_природа_математического_доказательства._Доказать_нельзя_поверить.pdf
УДК 51.1 ББК 22.1 К78 Кранц С. К78 Изменчивая природа математического доказательства. Доказать нельзя поверить / С. Кранц ; пер. с англ. Н. А. Шиховой. — 3-е изд., электрон. — М. : Лаборатория знаний, 2020. — 323 с. — Систем. требования: Adobe Reader XI ; экран 10". — Загл. с титул. экрана. — Текст : электронный. ISBN 978-5-00101-896-4 Книга знакомит читателя с тем, как развивалось с течением времени понятие математического доказательства. Некоторые иллюстративные и интересные математические результаты приведены с доказательствами и поясняющими примерами. Рассмотрен вклад в историю доказательства многих великих математиков. Легкий и увлекательный стиль автора делает изложение доступным широкому кругу читателей. Для преподавателей математики, студентов и всех интересующихся математическими науками. УДК 51.1 ББК 22.1 Деривативное издание на основе печатного аналога: Изменчивая природа математического доказательства. Доказать нельзя поверить / С. Кранц ; пер. с англ. Н. А. Шиховой. — 2-е изд. — М. : Лаборатория знаний, 2017. — 320 с. : ил. — ISBN 978-5-00101-064-7. В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации Copyright ○c 2011 Springer New York ISBN 978-5-00101-896-4 Translation from English language edition: The Proof is in the Pudding by Steven G. Krantz ○c Лаборатория знаний, 2016 Springer New York is a part of Springer Science+Business Media All Rights Reserved
Стр.5
ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Благодарности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Глава 1. Что такое доказательство и с чем его едят? . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.1. Кто такой математик? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.2. Понятие доказательства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1.3. Как работает математик? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 1.4. Основания логики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 1.4.1. Закон исключенного третьего . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 1.4.2. Модус понендо поненс и его друзья . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 1.5. Из чего же сделано доказательство? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 1.6. Цель доказательства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 1.7. Логические основания математики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 1.8. Платонизм или кантианство . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 1.9. Экспериментальная природа математики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 1.10. Роль гипотез . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 1.10.1. Прикладная математика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 1.11. Математическая неопределенность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 1.12. Публикация и распространение математики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 1.13. Заключительные размышления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Глава 2. Античность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 2.1. Евдокс и концепция теоремы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 2.2. Геометр Евклид . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 2.2.1. Специалист в теории чисел Евклид . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 2.3. Пифагор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Глава 3. Средние века и акцент на вычислениях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 3.1. Влияние ислама на математику . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 3.2. Развитие алгебры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 3.2.1. Аль-Хорезми и основания алгебры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 3.3. Исследования нуля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 3.4. Идея бесконечности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Глава 4. Заря нового времени . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 4.1. Эйлер и глубина интуиции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 4.2. Дирихле и эвристический базис строгого доказательства . . . . . . . . . . . 79 4.2.1. Принцип Дирихле . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 4.3. Золотая пора девятнадцатого столетия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Глава 5. Гильберт и двадцатый век . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 5.1. Давид Гильберт . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
Стр.319
Оглавление 319 5.2. Биркгофф, Винер и развитие американской математики . . . . . . . . . . . . . 88 5.3. Л. Э. Я. Брауэр и доказательство от противного . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 5.4. Обобщенная теорема о бутерброде . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .103 5.4.1. Классический бутерброд с ветчиной . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .103 5.4.2. Обобщенный бутерброд с ветчиной . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .104 5.5. Суета вокруг доказательств от противного . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .106 5.6. Эррет Бишоп и конструктивный анализ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .110 5.7. Николя Бурбаки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .111 5.8. Сриниваса Рамануджан и новый взгляд на доказательство . . . . . . . . . .124 5.9. Легенда о Поле Эрдёше . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .126 5.10. Поклонение Полу Халмошу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .128 5.11. Путаница и парадоксы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .130 5.11.1. Парадокс Бертрана . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .130 5.11.2. Парадокс Банаха—Тарского . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .133 5.11.3. Задача Монти Холла . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .135 5.11.4. Аксиома выбора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .139 Глава 6. Испытание четырьмя красками . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .140 6.1. Робкое начало . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .140 Глава 7. Доказательства, построенные компьютером . . . . . . . . . . . . . . . . .151 7.1. Краткая история вычислителей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .151 7.2. В чем разница между математикой и компьютерными дисциплинами 161 7.3. Доказательство теорем и проверка программ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .163 7.4. Как компьютер может исследовать набор аксиом для получения утверждений и доказательств новых теорем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .165 7.5. Как компьютер порождает доказательство нового результата . . . . . . . .168 Глава 8. Компьютер помогает преподавать и доказывать . . . . . . . . . . . .172 8.1. Программа Geometer’s Sketchpad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .172 8.2. Системы компьютерной алгебры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .173 8.3. Численный анализ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .178 8.4. Компьютерные изображения и визуализация доказательств . . . . . . . . . .179 8.5. Коммуникация в мире математики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .182 Глава 9. Современная математическая жизнь . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .189 9.1. Мир, в котором мы живем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .189 9.2. Математические институты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .190 9.3. Математическая коммуникация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .193 Глава 10. За пределами компьютеров: социология математического доказательства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .198 10.1. Классификация конечных простых групп . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .198 10.2. Гипотеза Бибербаха — доказательство Луи де Бранжа . . . . . . . . . . . . . . .205 10.3. Как Ву Йи Хсианг решил задачу Кеплера об упаковке сфер . . . . . . .208 10.4. Программа геометризации Тёрстона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .215
Стр.320
320 Оглавление 10.5. Атака Григория Перельмана на гипотезу Пуанкаре и программу геометризации Тёрстона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .222 Глава 11. Доказательства, ускользающие из рук . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .231 11.1. Гипотеза Римана . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .231 11.2. Гипотеза Гольдбаха . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .237 11.3. Гипотеза простых близнецов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .240 11.4. Стивен Вольфрам и Новая наука . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .241 11.5. Бенуа Мандельброт и фракталы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .246 11.6. Роджер Пенроуз и «Новый ум короля» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .248 11.7. Задача P/NP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .251 11.7.1. Сложность задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .252 11.7.2. Сравнение полиномиальной и экспоненциальной сложности . .253 11.7.3. Полиномиальная сложность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .254 11.7.4. Утверждения, которые можно проверить за полиномиальное время . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .254 11.7.5. Недетерминистские машины Тьюринга . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .255 11.7.6. Основания NP-полноты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .256 11.7.7. Полиномиальная эквивалентность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .256 11.7.8. Определение NP-полноты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .256 11.8. Эндрю Уайлс и Великая теорема Ферма . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .256 11.9. Бесконечно малые . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .264 11.10. Калейдоскоп неправильно понятых доказательств . . . . . . . . . . . . . . . . . .266 11.10.1. Разочарование и непонимание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .268 Глава 12. Джон Хорган и «Смерть доказательства?» . . . . . . . . . . . . . . . . . .274 12.1. Тезис Хоргана . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .274 12.2. Останется ли «доказательство» ключевым знаком математического прогресса? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .277 Глава 13. На посошок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .279 13.1. Что важного в доказательствах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .279 13.2. Почему важно, чтобы понятие доказательства развивалось . . . . . . . . . .281 13.3. Что будут называть доказательством через 100 лет? . . . . . . . . . . . . . . .283 Алфавитный список авторов с краткими биографиями . . . . . . . . . . . . . . .285 Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .296 Предметный указатель . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .304
Стр.321