פורטל:מתמטיקה

רענון הפורטל כיצד אוכל לעזור?    

עריכהמבוא

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

עריכהאנחנו ממליצים

עריכהערכים מומלצים במתמטיקה אריתמטיקה - חזקה (מתמטיקה) - חידות חיתוך והרכבה - מגדלי האנוי - מערכות מספרים - משפט פיתגורס - משפט קנטור - קבוצת קנטור - קריפטוגרפיה עריכהמאמר נבחר מערכות המספרים החשובות וקשרי ההכלה ביניהן במתמטיקה, מערכת מספרים היא קבוצה של מספרים, או עצמים הדומים למספרים, שמוגדרות בה פעולות אריתמטיות כגון חיבור וכפל. המערכות החשובות ביותר הן קבוצת המספרים הטבעיים, חוג המספרים השלמים, שדה המספרים הרציונליים, שדה המספרים הממשיים ושדה המספרים המרוכבים. עם זאת לשאלה 'מהי מערכת מספרים' אין תשובה מדויקת, וקבוצות כלליות יותר עשויות להחשב למערכות מספרים בהקשר המתאים. סביר להניח שבתחילה רק מספרים טבעיים נחשבו כ'מספרים'. אלו הם מונים של קבוצות סופיות: אחד, שניים, שלושה, ארבעה וכן הלאה. בבית הספר של פיתגורס 'מספר' היה תמיד יחס בין שני מספרים שלמים, כלומר (בשפה המודרנית) מספר רציונלי. מצד שני הפיתגוראים זיהו מספר עם האורך של קטע מתאים, והעדיפו בזה את הגישה הגאומטרית לשאלה 'מהו מספר'. הצורך של הפיתגוראים בהתאמה בין שתי ההגדרות האלה היה חזק כל-כך, עד שלפי האגדה הם זרקו לנהר תלמיד שגילה כי אורך האלכסון של ריבוע שצלעו יחידה אחת (שורש 2 על-פי משפט פיתגורס) אינו מספר רציונלי. לערך המלא לרשימה המלאה

עריכהמומלצי פורטל נוספים אוריינטציה - אי-שוויון הממוצעים - אי-שוויון קושי-שוורץ - בקבוק קליין - המשפט היסודי של האלגברה - המשפט היסודי של האריתמטיקה - השערת גולדבך החלשה - השערת פואנקרה - טופולוגיה - יריעה אלגברית - ערך עצמי - פאון משוכלל עריכהמתמטיקאי נבחר פרופ' ישראל אוֹמַן (Robert J. Aumann), נולד ב-8 ביוני 1930, מתמטיקאי ישראלי, חתן פרס נובל לכלכלה לשנת 2005. תחום מחקרו העיקרי הוא תורת המשחקים. אומן נולד בעיר פרנקפורט שבגרמניה. משפחתו היגרה לארצות הברית ב-1938, כחודשיים לפני ליל הבדולח. אומן הנו בעל אזרחות אמריקאית בנוסף לזו הישראלית וחבר באקדמיה הלאומית למדעים של ארצות הברית. למד בישיבה תיכונית במנהטן, ואחר כך למד לתואר ראשון במתמטיקה בניו יורק סיטי קולג' ולתואר שני ותואר דוקטור במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT). ב-1955 עבר לאוניברסיטת פרינסטון, שם חקר את תורת המשחקים, שהייתה תחום מחקר חדש באותה העת. בשנת 1956 עלה לישראל והתיישב בירושלים. פרופסור אומן זכה בפרס נובל לכלכלה על עבודתו בתחום תורת המשחקים, שהיא ענף מתמטי שמטרתו לחקור מצבי עימות ואסטרטגיות לקבלת החלטות. אומן נחשב למייסדם של כמה ענפים בתורת המשחקים. הוא הראשון שניתח באופן מאורגן סדרות של משחקים, כשהוא מראה כיצד עצם החזרה על אותו מצב יכולה לאכוף התנהגות של שיתוף פעולה, גם כאשר המשחק הבודד אינו מעודד התנהגות כזו. בעקבות עבודתו, משתמשים כלכלנים בשיטות מתחום תורת המשחקים לניתוח מצבים מתמשכים של ניגוד אינטרסים, כמו מלחמות מחירים בין יצרנים המתחרים על אותו שוק. לערך המלא לרשימת הביוגרפיות המלאה

עריכהאיך נראית מתמטיקה?

עריכהתמונה נבחרת טור פורייה הוא כלי מתמטי המאפשר פירוק של פונקציות לרכיבים מחזוריים על ידי שימוש בפונקציות טריגונומטריות. בתמונה מופיע פירוק של גל מלבני בעל משרעת 4 וזמן מחזור של 1 לפונקציות סינוס על ידי הנוסחה $f(t)=2-\frac{4}{\pi }\sum _{n=1}^k\frac{(-1{)}^n-1}{n}\sin (2\pi nt)$. הקו האדום מראה את הפונקציה המקורית, הירוק מראה את הפונקציה המתקבלת לאחר סכימת חמישה איברים והכחול לאחר סכימת חמישה עשר איברים. ככל שמסכמים איברים רבים יותר, כך מתקבלת פונקציה שערכיה קרובים יותר אל הפונקציה המקורית. הטור מתכנס נקודתית בכל נקודות הרציפות של הגל. בנקודות האי-רציפות הוא מתכנס לממוצע בין הגבול מימין ומשמאל (בדוגמה זו ל-2). אולם הטור לא מתכנס במידה שווה. ניתן לראות כי כאשר מתקרבים לנקודת האי רציפות, יש פיק להפרש בין הסכומים החלקיים לבין הגבול. פיק זה הופך צר יתר אך גובהו חסום מלרע. תופעה זאת נקרת תופעת גיבס. לטור פורייה חשיבות רבה במתמטיקה תאורטית אבל גם שימוש נרחב בפיזיקה וישום מעשי כמו עיבוד אותות, תמונה וקול במדעי המחשב ושטחי הנדסה אחרים. ניתן ללחוץ על התמונה על מנת לצפות בה מוגדלת. לגלריית התמונות

עריכהאנימציה נבחרת טורוס הנו גוף סיבוב הנוצר מסיבובו של מעגל סביב לציר הניצב לו אך לא חותך אותו. בתמונה מופיע טורוס עם חור ההולך וגדל עד שהטורוס "בולע" את עצמו. לגלריית האנימציות

עריכהרוצים לשמוע משהו מסקרן?

עריכההידעת?

קיפו. ניתן להבחין בקשרים על החבלים.

באימפריית האינקה לא נעשה שימוש בכתב. למרות היעדר הכתב, ניהולה של מערכת מדינית כה גדולה דרש צורה מסוימת של אכסון מידע מתמטי (כגון מיסים, כלי נשק, בהמות וכו'). לצורך אכסון המידע המתמטי השתמשו האינקה בכלי הנקרא קִיפּו, מילולית: קשר. הקיפו היה עשוי חבלים כך שאכסון המידע עליו התבצע באמצעות יצירת קשרים עליהם.

(להרחבה ראו היסטוריה של האריתמטיקה)

לקטעי "הידעת?" נוספים

עריכהציטוט נבחר

מתמטיקאים הם בני אדם, אלא שהם מסתירים זאת היטב.

— עמוס נוי

לאוסף הציטוטים המלא

עריכהנוסחה נבחרת

$$e^{i\pi }+1=0$$ זהות אוילר. זהות הקושרת בין חמישה קבועים מרכזיים במתמטיקה: 0, 1, i, $\pi$ ו - $e$, באמצעות שלוש פעולות בסיסיות: חיבור, כפל וחזקה.

לאוסף הנוסחאות

עריכהחידה

מה צבע הדוב?

דוב הולך קילומטר דרומה, קילומטר מזרחה וקילומטר צפונה, ומוצא עצמו בנקודה שממנה יצא. מה צבע הדוב? לאחר פתרון החידה, נסו למצוא פתרון נוסף.

לחידות נוספות, לחידות קשות יותר

עריכהאיפה עוד אפשר לקרוא על מתמטיקה?

עריכהאוצרות הרשת בחלון זה מופיעה תצוגה מתחלפת של אתרי אינטרנט הפועלים להנגשת המתמטיקה לציבור הרחב. אתר היום: Project Euler (באנגלית) פרויקט אוילר הוא אתר חידות מתמטיות-אלגוריתמיות, הקרוי על שמו של המתמטיקאי השווייצרי בן המאה ה-18, לאונרד אוילר. החידות באתר מתאפיינות בכך שהן מציגות לפותר בעיות להן פתרון כוח גס פשוט ומתבקש אך בלתי ישים על מחשבים בימינו (סיבוכיותו גבוהה מדי). לכן, הפותר נאלץ להפגין תובנה מתמטית למציאת שיטות יעילות יותר לפתרון הבעיה. עם פתרון כל חידה, נחשף בפני הפותר פורום בו משתפים ביניהם הפותרים השונים את השיטות בהן נעזרו לשם הפריה הדדית ולעידוד הפותרים לחשוב על שיטות נבונות יותר בהמשך. לאוצרות נוספים

עריכהמדף הספרים בחלון זה מופיעה תצוגה מתחלפת של ספרי מתמטיקה שנועדו להנגשת המתמטיקה לציבור הרחב. ספר היום: מריו ליביו, שפת הסימטריה: המשוואה שלא נמצא לה פתרון, אריה ניר הוצאה לאור, 2006 הספר עוסק בניסיונות לפתור פולינום ממעלה חמישית, או יותר בכלליות - מתמטיקת הסימטריה. הוא מדגיש את תפקידם הקריטי של המתמטיקאים אווריסט גלואה ונילס הנריק אבל בפיתוח תחום מתמטי הזה, כמייסדיה של תורת החבורות. לאורך הספר שזורים שלל סיפורים מתולדות המתמטיקה. לספרים נוספים

עריכהמשפטים והשערות מפורסמים

מבט אל הלוח – תצוגה מתחלפת של השערה או משפט

השאלה האם P=NP היא בעיה פתוחה מרכזית במדעי המחשב, העוסקת ביכולת לפתור אוסף גדול של בעיות בצורה יעילה. במילים פשוטות, השאלה היא האם כל בעיה שניתן לבדוק עבורה בצורה יעילה האם פתרון מוצע הוא נכון (בעיה השייכת לקבוצה NP), היא גם בעיה שניתן למצוא עבורה פתרון בצורה יעילה (בעיה השייכת לקבוצה P). לפתרון הבעיה ישנן השלכות תאורטיות ומעשיות רבות, והיא זכתה להכרה כאחת מ"שבע בעיות המילניום" של מכון קליי למתמטיקה. אף שכיום לא ידועה תשובה לשאלה זו, ההשערה הרווחת היא כי P≠NP.

השאלה האם P=NP אינה בעלת ערך אקדמי בלבד. עם התפתחות השימושים המסחריים של ההצפנה בעידן המחשב, ובמיוחד במסחר אלקטרוני, הפכה התשובה לשאלה לבעלת חשיבות כלכלית לא מבוטלת. הסיבה לכך היא שרוב המסחר האלקטרוני ותעשיית האבטחה הדיגיטאלית מסתמכים על אלגוריתמים שיכולת ההצפנה שלהם נובעת מחוסר היכולת הנוכחי לפתור בעיות NP בזמן סביר.

לערך המלא

מבט על משפטים והשערות נוספים

עריכהקישורים שימושיים

רשימת משפטים מתמטיים - נוסחאות בגאומטריה - רשימת נוסחאות בטריגונומטריה - נוסחאות גזירה - חוקי הלוגריתמים

עריכהפורטלים קרובים

מחשבים	אינטרנט	פיזיקה	כימיה	כלכלה	מדעי המחשב

עריכהקדימה, לעבודה!

ערכים המחפשים עורכים

דיונים, ייעוץ ועזרה להסבר על עריכת נוסחאות מתמטיות ראו עזרה:נוסחאות לשאלות במתמטיקה בקרו בשאל את המומחה – שאלות במדעים מדויקים

מהו פורטל? – רשימת כל קטגוריות המשנה והערכים