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Uno dei blog di .mau.

La media dell’indeciso

Si fa presto a dire media. Quando diciamo “la media è tot”, in genere pensiamo alla media aritmetica: si sommano tutti i valori, si divide per il numero di soggetti, e tutto è a posto. Vantaggio: non è poi così difficile fare i conti, ci si può riuscire senza troppa fatica anche senza calcolatrice. Svantaggio: se siete in dieci, volete calcolare quanto guadagnate in media in un anno, e tra voi c’è Bill Gates troverete un risultato che non ha nessun senso pratico. I matematici però – anche se non sembra… – sono gente pratica, e hanno inventato altri tipi di medie. Una che viene usata abbastanza spesso è la media geometrica, che prende gli n valori, li moltiplica tra di loro, e poi tira fuori la radice ennesima. Si suppone che tutti i valori siano positivi, altrimenti si può finire male! La media geometrica si chiama così perché nel caso di due elementi di partenza ha una visualizzazione geometrica molto semplice: si costruisce il rettangolo avente come lati le misure corrispondenti ai due elementi e poi si costruisce un quadrato di area uguale (lo sapete fare, vero?). Il lato di quel quadrato è la media geometrica, che si può facilmente dimostrare essere minore o uguale della media aritmetica, con l’uguaglianza solo se i due numeri di partenza sono uguali.

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12/03/2020 Uncategorized ,

Covid-19: attenti ai picchi!

L’altro ieri, dopo che sembrava che il numero di casi di infezione Covid-19 si stesse stabilizzando, il loro numero è immediatamente schizzato verso l’alto di un fattore 9, come si legge da questo tweet. Dobbiamo preoccuparci? Moriremo tutti presto? (prima o poi moriremo tutti, ma questa è un’altra storia) Sta davvero scoppiando la pandemia? La risposta è un po’ più complicata di quello che potrebbe apparire limitandoci a guardare questo grafico.
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14/02/2020 Uncategorized , , ,

Come si indicava il fattoriale?

La funzione fattoriale piace tantissimo a chi insegna programmazione, perché è uno degli esempi più semplici per spiegare la ricorsione, e soprattutto spiegare perché la ricorsione non si avviluppa all’infinito. Tu dici “FATTORIALE(n) = n*FATTORIALE(n-1)” e ti premuri di aggiungere “ah sì, FATTORIALE(0)=1”. Poi ovviamente il professore ti frega subito chiedendoti di calcolare FATTORIALE(3.5) oppure FATTORIALE(-1), ma questa è la dura vita dello studente a cui non è ancora chiaro che il calcolatore calcola senza stare troppo a pensarci su. A parte questo, la funzione ha una lunga storia, almeno secondo Wikipedia: gli indiani usavano il concetto già nel dodicesimo secolo, e nel 1677 i fattoriali sono stati impiegati per descrivere il change ringing, le melodie delle campane costruite secondo specifiche regole combinatorie. In fin dei conti, gli altri a cui piace la funzione fattoriale sono per l’appunto quelli che studiano combinatorica…
"a volte" n! è usato al posto della notazione a L

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07/02/2020 Uncategorized , ,

Reuben Hersh

Pare che sia morto il matematico Reuben Hersh, anche se non sono ancora riuscito a trovare una conferma ufficiale della notizia. Hersh è stato un buon matematico, ma è sicuramente molto più noto come filosofo della matematica: nel suo Che cos’è davvero la matematica?, un titolo che prende in giro il testo di Courant e Robbins molto quotato nel secondo dopoguerra, ha fatto praticamente nascere una nuova branca della filosofia della matematica. Purtroppo il libro è fuori commercio in italiano, e dovete prendere la versione originale. Ma cos’è insomma la matematica? Facciamo un passo indietro.

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07/01/2020 Uncategorized ,

Soluzioni dei problemini per Natale 2019

Siete riusciti a trovare da soli le soluzioni ai problemini? Sennò non preoccupatevi: eccole qua :-)

1. 2020 in tono minore
Il numero più piccolo che si può ottenere è 2×(0−20)=−40. Il numero -2020 non è valido perché il meno iniziale è unario e non un simbolo di operazione.
(problema mio)

2. Da 1 a 10
Una risposta possibile è 12×34×5-6-7-8-9+10. Altre possibilità:
123+45×6×7+8+9-10
12+34×5×6+78+910
1*2×34×5×6+7-8-9-10
1×23×45+67+8+910
12×34×5+6×7-8×9+10

(problema mio)

3. Alla radice
Scrivete innanzitutto il primo addendo come 1/(√1 + √2) per simmetria. A questo punto, togliamo le radici quadrate dal termine generico 1/(√n + √(n+1)), moltiplicando numeratore e denominatore per 1/(√(n+1) − √n). Otteniamo (√(n+1) − √n)/(n+1 − n) = √(n+1) − √n. Dunquetutti i termini della somma si eliminano tra loro tranne il primo e l’ultimo, e la risposta è √2020 − 1.
(problema adattato da Mind Your Decisions; immagine creata con LaTeX Equation Editor)

4. Iterazioni
Indicando per comodità con fn() la funzione f iterata n volte, abbiamo che f(3)=−2; f2(3)=−1/3; f3(3)=1/2; f4(3)=3. Quindi dopo quattro iterazioni la funzione torna ad avere il valore iniziale; essendo 2020 un multiplo di 4, f2020(3)=3.
(problema adattato da Math StackExchange; immagine creata con LaTeX Equation Editor)

5. Soldi
Guardiamo il problema alla rovescia. Se ci fosse un solo studente, dovrebbe avere zero monete. In generale, qualunque sia il numero di studenti, occorre per forza che ce ne sia almeno uno con zero monete, perché altrimenti tutti gli scambi sarebbero con persone che hanno almeno una moneta ciascuno prima; quindi mettendo insieme le loro monete ne avrebbero almeno due, e dividendole continuerebbero ad averne almeno una. Quindi se gli studenti fossero due il numero massimo di monete che può essere presente inizialmente è uno. Che succede con tre studenti? Ovviamente potrebbero avere rispettivamente 0, 1, 1 monete; ma si può arrivare a quella configurazione partendo da 0, 0, 3 monete e facendo una condivisione tra il secondo e il terzo studente. Non possono esserci più monete, perché altrimenti lasciando da parte il primo studente ci sarebbero almeno quattro monete che una volta divise danno almeno due monete a testa, e abbiamo visto che un solo studente con zero monete non permette di eliminarle tutto. Andando avanti allo stesso modo, troviamo che con quattro studenti la configurazione con il maggior numero di monete totali le vede divise 0, 0, 0, 7; con cinque studenti 0, 0, 0, 0, 15; in generale con n studenti 0, 0, … , 0, 2n−1−1. Poiché 2020<2047, si ha che il numero minimo di studenti presenti è 12.
(problema adattato da Math StackExchange; immagine da FreeSVG)

31/12/2019 Uncategorized

Problemini per Natale 2019

È Natale, tornano i problemini… e quest’anno tornano quelli relativi al numero che corrisponde all’anno prossimo, con la soluzione che verrà postata, assieme alle fonti per i problemi e per le soluzioni, il 31 dicembre; in questo modo potete forse evitare la solita tombola :-) Attenzione! L’ultimo problema non è facilissimo.

1. 2020 in tono minore
Qual è il numero più grande che potete ottenere se prendete le cifre 2020 e senza cambiarne l’ordine aggiungete a piacere le quattro operazioni aritmetiche di base, spazi e parentesi? Beh, è 2020. Se fosse permesso l’elevamento a potenza avremmo 2020, ma niente da fare. E qual è invece il numero più piccolo che potete ottenere?

2. Da 1 a 10
Partite dalla lista 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 e inserite a piacere i simboli delle quattro operazioni oppure parentesi per comporre un’operazione che vi faccia ottenere 2020. Non siete obbligati a mettere simboli ovunque: se volete partire con 1234 o finire con 910, va benissimo.

3. Alla radice
Quanto vale la somma qui raffigurata?
1/(1 + √2) + 1/(√2 + √3) + ... + 1/(√2019 + √2020)

4. Iterazioni
È data la funzione f(x) = (1+x)/(1−x). Qual è il valore dell’espressione qui sotto, dove la graffa significa che ci sono 2020 iterazioni della funzione f?

5. Soldi
Al corso di Economia della Condivisione, 2020 monete vengono divise in un certo modo tra gli studenti, e si chiede loro di scambiarsele secondo questa regola: quando due studenti si incontrano, mettono insieme le loro monete e se le dividono in parti uguali, mettendone una nella Cassa della Classe nel caso il totale sia dispari. Dopo (tanti…) scambi, gli studenti scoprono che tutte le monete sono finite nella Cassa. Qual è il numero minimo possibile di studenti nella classe perché ciò possa avvenire?

25/12/2019 Uncategorized

Generatore mentale di numeri (pseudo)casuali

Avete mai provato a giocare a carta, forbici e sasso contro un computer? No? Può essere un’esperienza interessante, anche se frustrante. L’anno scorso era apparso sul New York Times un link a un programma contro cui giocare a rock, paper, scissors (il nome inglese del gioco). Il programma era genuino, nel senso che decideva la sua mossa prima di sapere quale fosse la vostra. Eppure se si faceva una trentina di partite era molto probabile che il vincitore complessivo fosse lui. Il trucco però c’era, in un certo senso: il programma valutava la successione dei simboli da voi mostrati in precedenza, e immaginava la struttura, il pattern se volete parlare difficile, che voi avevate inconsciamente seguito nelle vostre scelte; e vi fregava.

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10/10/2012 Uncategorized , ,

Come generare numeri casuali “a mano”

L’evoluzione non ci ha dotato della capacità di generare numeri casuali. Oggettivamente non si può darle tutti i torti: gli ominidi che sopravvivevano e potevano trasmettere i geni ai loro discendenti erano quelli pronti ad accorgersi che una tigre coi denti a sciabola si stava avvicinando, non quelli che sapevano creare un modello statistico. All’atto pratico, questa nostra incapacità significa che un computer può accorgersi dei pattern inconsci che facciamo e vincere in un gioco a somma zero, come testa e croce. A dire il vero, come si vede dalla figura qui in cima, io al primo tentativo ho stravinto… ma sono un esperto del campo, anche se a carta forbice sasso comunque perdevo, come scrissi a suo tempo.

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10/12/2019 Uncategorized

Svaligiare la banca

Un paio di settimane fa Alex Bellos ha presentato nella sua rubrica sul Guardian questo problema matematico. Abbiamo una “banca matematica”, come mostrato nella figura qui sotto: un quadrato due per due all’angolo di un infinito quadrante. Come vedete, la banca contiene al suo interno tre monete. Una moneta in una qualunque posizione può essere tolta se la posizione a destra e quella sotto di essa sono entrambe libere: in tal caso esse verranno automaticamente riempite con due nuove monete. Le monete tratteggiate nella figura spiegano cosa succede: quella bianca viene tolta, quelle azzurre aggiunte. Si direbbe che con la creazione di danaro dal nulla si può diventare ricchi, ma come sempre c’è un codicillo: si possono prendere tutte le monete presenti nello schema solo se la banca non ne contiene più nessuna. Come si può riuscire nell’intento? Pensateci un po’ su.

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21/10/2019 Uncategorized ,

Recensione: Complessità: un’introduzione semplice

[Copertina] È facile riempirsi la bocca parlando di sistemi complessi e millantando chissà quali sviluppi avremo in breve, anzi brevissimo tempo. È molto meno facile capire cosa sta succedendo davvero, e come si possa trattare la complessità in un contesto dove siamo abituati all’irragionevole efficacia della matematica… che però in questi casi non funziona mica così bene. Insomma, che si fa? Il fisico Ignazio Licata ha scelto un approccio interessante, che ha riportato nel libro Complessità: un’introduzione semplice riedito recentemente da Di Renzo in una versione aggiornata e ampliata (pag. 184, € 16, ISBN 9788883233647).

Licata sa benissimo che non abbiamo risposte puramente matematiche ai sistemi complessi, e ritiene che non potremo mai averle; i sistemi “mesoscopici”, quelli che sono a metà tra i microscopici e i macroscopici, sono infatti caratterizzati dalla presenza di caratteristiche emergenti che non possono essere catturate da un modello puramente riduzionistico che pure ha portato tanti risultati validi da Galileo fino ad oggi. Decide così di girare la frittata, prendendosi beffe dei grandi proclami che arrivano per esempio nel campo delle neuroscienze. Ecco che cosa scrive:

Quello delle neuroscienze è un campo in cui si notano curiose inversioni esplicative. Un esempio è fornito dall’ennesima notizia tratta dai giornali: “Quando attraversiamo la strada il nostro cervello risolve migliaia di equazioni differenziali complicatissime”. Ora è chiaro che le cose stanno esattamente al contrario: le equazioni differenziali sono un nostro modo di modellare dinamiche complicate, che nel cervello sono scritte (e consultabili gratuitamente e rapidamente!) dall’eredità evolutiva del gioco predatore-preda. (pag. 72)

Ecco, pensateci un po’ su. È più logico pensare che il cervello risolva equazioni differenziali oppure che usi un altro sistema per arrivare alla soluzione? Tutto questo non significa che le equazioni differenziali siano il male, intendiamoci: Licata si limita a far notare che sono utili per fare un modello, ma che il modello in questione non sempre può cogliere tutti gli aspetti della realtà. Lui parla di costruttivismo, ma in un senso diverso da quello usuale: per lui «in qualche modo, noi non fotografiamo il mondo, ma prendiamo impulsi e li rimodelliamo continuamente in base alla nostra esperienza.» (pag. 54), e lo stesso facciamo con le teorie. In pratica,

Semplicemente […] un sistema complesso non può essere “zippato” in un singolo sistema formale. Questo vuol dire che lo potete osservare da vari punti di vista e potete costruire modelli mirati ad aspetti diversi, ossia modelli differenti per descrivere giochi di relazione diversi. (pag. 97)

Il segreto della complessità è insomma tutto qui: comprendere che l’interazione tra le parti di un sistema ha un risultato molto diverso dalla somma delle singole parti – di nuovo, una critica di base al riduzionismo – e che quindi occorre una visione multivariata del sistema, a seconda di quello che interessa di più in un certo momento. Attenzione: non si parla di olismo, come potrebbe sembrare a prima vista. Licata è in un certo senso eracliteo, e ritiene che sia più utile vedere il fluire del processo, sapendo che ci sono molte vie diverse che arrivano a situazioni che sono sì distinte ma in un senso più generale equivalenti, un po’ come sulla termodinamica. C’è però una differenza di base, e di nuovo Licata esce dal pensiero mainstream. Come fa notare, gli scienziati tendono inconsciamente a pensare che i fenomeni casuali siano esprimibili per mezzo di gaussiane, ma a ben guardare i sistemi complessi hanno una distribuzione più legata alla legge di potenza; vediamo sempre più spesso strutture a hub, che hanno una capacità adattativa maggiore – se si rovina un hub il resto della struttura può riorganizzarsi, anche se a fatica. I cigni neri di Taleb, che sono il risultato di eventi al di fuori della zona confortevole di una gaussiana, diventano pertanto “cigni grigi”, pericolosi ma non così rovinosi.

A proposito di distribuzioni, di probabilità – Licata ha un’ammirazione sconfinata per l’approccio soggettivo di Bruno de Finetti, che in effetti si associa bene alla sua idea di un sistema complesso come formato da tante facce soggettive nessuna delle quali può catturare la totalità di un sistema complesso – nel libro si accenna anche alla presente dittatura dei Big Data. Anche qua il suo punto di vista è peculiare:

Un dato non è mai così grezzo come sembra, ma non è ancora un dato osservabile. Questi ultimi sono definiti all’interno di una teoria. […] Il problema dei grandi flussi di dati è invece proprio quello di classificarli e cercare relazioni tra le diverse classi. (pag. 153)

In definitiva, non è vero che basti buttare dentro il calderone del computer tanti, tantissimi dati per trovare dei “nuovi” risultati. Quando lo facciamo, abbiamo sempre in mente una teoria, anche solo in abbozzo, nella quale inserire questi dati. Altrimenti arriviamo al fiasco di Google Flu Trend, che volendo dare una risposta totalmente agnostica ha avuto per un po’ buoni risultati per poi fallire di colpo. Se volete, tutto questo non è altro che il buon vecchio detto “correlation does not mean causation” visto non più come frase apodittica ma con un suo contesto.

Come dicevo all’inizio, il libro non dà né vuole dare risposte, ma vuole piuttosto indurre il lettore a farsi delle domande; credo che riesca bene nel suo intento, anche per lo stile di scrittura di Licata che accompagna argutamente il lettore nel corso del testo. A parte lamentarmi che la Risposta non è 7,41 ma 42, l’unica nota negativa al libro, almeno per quanto mi riguarda, è la lunga introduzione al libro scritta dal filosofo della fisica Silvano Tagliagambe. Mi sa che se Benedetto Croce fosse ancora vivo scuoterebbe la testa dicendo che è ovvio che un ingegno minuto quale io sono non può approcciare certi temi; vi confesso che non ho capito una parola del suo testo.

03/10/2019 Uncategorized