¿Cuál es el ejemplo más ridículo de “la prueba se deja como ejercicio para el lector” en un libro de matemáticas?

“Un día, Shizuo Kakutani estaba enseñando una clase en Yale. Escribió un lema en la pizarra y anunció que la prueba era obvia. Un estudiante tímidamente levantó la mano y dijo que no era obvio para él. ¿Podría Kakutani explicar?

Después de pensarlo por varios momentos, Kakutani se dio cuenta de que no podía probar el lema. Se disculpó y dijo que informaría en su próxima reunión de clase.

Después de clase, Kakutani, fue directamente a su oficina. Trabajó durante bastante tiempo y descubrió que no podía probar el molesto lema. Se saltó el almuerzo y fue a la biblioteca para localizar el lema. Después de mucho trabajo, finalmente encontró el papel original. El lema se expresó de manera clara y sucinta. Para la prueba, el autor había escrito: ‘Ejercicio para el lector’.

El autor de este artículo de 1941 fue Kakutani “.

– de Apócrifos matemáticos por Steven Krantz

Mi final en mecánica cuántica avanzada 1 formuló una pregunta relacionada con el cálculo de los estados en un anillo ferromagnético conductor en un campo magnético. Resolví cómo resolver el problema, pero había una integral que no podía resolver (esto era libro cerrado, notas cerradas, pre-internet, sin calculadora). Resolví el resto de los problemas, volví a esa integral y pasé el resto de la prueba tratando de resolverlo.

Después de la prueba, les pregunté a mis compañeros cómo resolvieron esa integral. Nadie más pudo integrarlo tampoco.

Tuvimos el mismo profesor de mecánica cuántica avanzada 2, continuando la misma clase, el próximo semestre. Al comienzo de la primera clase del nuevo semestre, se ofreció a explicar cualquier problema que tuvimos con la final del semestre anterior. Todos, por supuesto, preguntamos sobre ese problema. Procedió a resolver el problema de la misma manera que nosotros, y cuando llegó a esa integral, inmediatamente escribió la solución analítica. “¡Espere! ¿Cómo obtuviste esa solución? ”Lloramos.

Él comenzó a escribir. Comenzó en la pizarra más a la izquierda, la llenó, continuó a la siguiente, a la siguiente, … hasta que se llenó cada pizarra de la habitación, escribiendo lo más rápido que pudo, una pared de pizarras llena, y envolviendo en 2 más tableros en otra pared. Los borró a todos y continuó escribiendo.

Repitió este proceso hasta el final del período de clase.

Continuó la siguiente sesión de clase, escribiendo y borrando furiosamente, hasta el final de ese período de clase. Terminó a la mitad de la tercera sesión. Tomó aproximadamente 2.5 horas escribir los pasos computacionales de la integral, comenzando por saber cómo calcularlo .

Luego, el profesor dijo que la integral en cuestión era, tal vez , demasiado para calcular durante una final de clase. Hasta el día de hoy, no sé si simplemente subestimó el trabajo para calcular la integral, o si realmente fue capaz de saltar al valor analítico final en su cabeza: fue brillante.

Fue lo suficientemente amable como para dar crédito completo a los estudiantes que obtuvieron esa configuración integral correctamente.

Este es probablemente el mejor, y potencialmente el primero:

Esa gravedad debe ser innata, inherente y esencial para la materia, de modo que un cuerpo pueda actuar sobre otro a distancia, a través de un vacío , sin la mediación de nada más, por el cual su acción y fuerza puedan transmitirse de uno a otro. otro, para mí, es un absurdo tan grande que creo que ningún hombre que tenga en filosofía una facultad competente de pensamiento puede caer en él. La gravedad debe ser causada por un agente, actuando constantemente de acuerdo con ciertas leyes; pero ya sea que este agente sea material o inmaterial, lo he dejado a la consideración de mis lectores.

Sir Isaac Newton, 1693, en una carta a un amigo [1] (énfasis en negrita mío).

La pregunta, por supuesto, es por qué medios la gravedad se propaga a través del espacio, una pregunta central en física (con respuestas variables a lo largo del tiempo) que finalmente fue resuelta en 1915 por otro físico famoso, Albert Einstein, con su teoría de las ondas gravitacionales en su Teoría general de la relatividad. La confirmación final de este resultado se produjo el año pasado, con el descubrimiento de LIGO de ondas gravitacionales de la fusión de agujeros negros.

En caso de que te lo estés preguntando, el agente es irrelevante y, de hecho, es la curvatura intrínseca de la variedad espacio-tiempo.

Notas al pie

[1] Cuatro cartas de Sir Isaac Newton al doctor Bentley que contienen algunos argumentos en prueba de una DEIDAD: Isaac Newton: Descarga y transmisión gratuitas: Archivo de Internet

Mi favorito en este sentido es la historia real que inspiró la escena del “problema sin resolver” en Good Will Hunting. La verdadera versión le sucedió a George Dantzig, en su primer año de su Doctorado en Berkeley. Llegó tarde y copió lo que pensó que era la tarea en el pizarrón. Sin embargo, dos de los problemas fueron problemas sin resolver. Entregó las soluciones, y luego su profesor le dijo que estaba preparando una de ellas para su publicación.

El Dr. Dantzig relató lo siguiente en una entrevista en el College Mathematics Journal en 1986:

Sucedió porque durante mi primer año en Berkeley llegué tarde un día a una de las clases de [Jerzy] Neyman. En la pizarra había dos problemas que supuse que habían sido asignados para la tarea. Los copié. Unos días después, me disculpé con Neyman por tomar tanto tiempo para hacer la tarea, los problemas parecían ser un poco más difíciles de lo habitual. Le pregunté si todavía lo quería. Me dijo que lo tirara sobre su escritorio. Lo hice a regañadientes porque su escritorio estaba cubierto con un montón de papeles que temía que mi tarea se perdiera allí para siempre. Aproximadamente seis semanas después, un domingo por la mañana, alrededor de las ocho en punto, [mi esposa] Anne y yo fuimos despertadas por alguien golpeando nuestra puerta. Fue Neyman. Se apresuró a entrar con papeles en la mano, todo emocionado: “Acabo de escribir una introducción a uno de sus papeles. Léalo para poder enviarlo de inmediato para su publicación”. Por un minuto no tuve idea de lo que estaba hablando. Para resumir, los problemas en la pizarra que había resuelto pensando que eran tarea eran, de hecho, dos famosos problemas no resueltos en las estadísticas. Ese fue el primer indicio que tuve de que había algo especial en ellos.

Un año después, cuando comencé a preocuparme por un tema de tesis, Neyman simplemente se encogió de hombros y me dijo que envolviera los dos problemas en una carpeta y los aceptaría como mi tesis.

Sin embargo, el segundo de los dos problemas no se publicó hasta después de la Segunda Guerra Mundial. Sucedió de esta manera. Alrededor de 1950 recibí una carta de Abraham Wald que incluía las pruebas finales de la galera de un artículo suyo que estaba a punto de imprimir en los Anales de Estadísticas Matemáticas. Alguien acababa de señalarle que el resultado principal en su trabajo era el mismo que el segundo problema de “tarea” resuelto en mi tesis. Le respondí sugiriendo que publiquemos conjuntamente. Simplemente insertó mi nombre como coautor en la prueba de galera.

No exactamente lo que pediste, pero en una línea similar.

Fermat escribió esto en el margen de uno de sus libros.

Es imposible separar un cubo en dos cubos, o un cuarto poder en dos cuartos poderes, o en general, cualquier poder superior al segundo, en dos poderes similares. He descubierto una prueba realmente maravillosa de esto, que este margen es demasiado estrecho para contener. [1]

En el margen!

Matemáticamente, esto es:

[matemáticas] a ^ n + b ^ n ≠ c ^ n [/ matemáticas]

Donde [matemáticas] n> 2 [/ matemáticas]

Escribió esto 30 años antes de su muerte, y tuvo el descaro de no volver a mencionar la prueba en su vida.

Esto llevó a un pobre hombre llamado Andrew Wiles a tener que dedicar 7 años de su vida para probar esta fórmula.

Claramente, el ejemplo más ridículo de un ejercicio para el lector. ¡El lector más dedicado tuvo que dedicar 7 años de su vida al problema mientras desarrollaba las obras de otros lectores notables!

Notas al pie

[1] El último teorema de Fermat – Wikipedia

Richard Feynman fue absolutamente famoso por “saltear pasos”, de tal manera que llenaría varias páginas con las matemáticas necesarias para pasar de un paso a otro.

Hizo esto con mucha de la física que rodea la producción de partículas en pareja, lo cual fue un interés particular para mi asesor de física y para mí.

Esto se usa con mayor frecuencia en el cálculo de hamiltonianos a través de secciones transversales de dispersión para determinar cómo las partículas se desvían entre sí, y esto le permite determinar lo que sería o no un evento de producción de pares válido, en función de las energías y la partícula entrante ángulos, y cuáles son las energías y los ángulos para el par resultante de partículas que salen de la colisión.

Los lugares más útiles para aplicar esto son las colisiones PP y PN (ya que puedes agarrar una partícula cargada como un protón con un campo electromagnético, acelerarla y golpearla contra otra partícula, como otro protón o un neutrón).

Freeman Dyson ideó una serie de perturbaciones, y cada término de esa serie está representado por un diagrama de Feynman.

Por esta razón, a veces se los denomina colectivamente diagramas de Feynman-Dyson.

Es algo de física ligeramente esotérica, y las matemáticas son difíciles.

Excepto por Richard Feynman, quien podría escribir largas series de diagramas, omitiendo enormes fragmentos de matemáticas en el medio de cada paso.

Y maldita sea si no tenía razón.

Cada bendito tiempo.

Cada momento bendito.

Y si le preguntaran sobre la transición de un paso al siguiente, sin ninguna intervención matemática, solo sonreiría y diría: “La prueba queda en manos del alumno”.

Y te llevaría medio día hacer la expansión.

Después de lo cual, Feynman demostró tener razón.

Cada bendito tiempo.

Cada momento bendito.


Mi asesor, el Dr. Jay Phippen, finalmente descubrió cómo Feynman estaba haciendo su truco, y fue bastante sorprendente.

Feynman estaba haciendo trampa : estaba usando Clifford Algebras.

Solo que no se había molestado en compartir ese hecho con nadie, ni había escrito nada que indicara que (fácilmente) explicaban las partes faltantes de los pasos intermedios.

Después de eso, tampoco tuvimos problemas para hacer trampa.

Muy fácil de encontrar el rango de energía para la partícula W, desde la teoría, antes de que la partícula W se verificara experimentalmente.

Muy fácil de encontrar el rango de energía de donde deberíamos haber estado buscando el Higgs (pero no estábamos) antes de su verificación experimental.


Entonces, los libros que señalaría, a pesar de que son técnicamente libros de física, que personalmente llamaría “el ejemplo más ridículo” son las Conferencias sobre física de Feynman.

Puede leerlos en línea aquí: The Feynman Lectures on Physics.

Gracias, Caltech, por hacer que estén disponibles en línea.

Fermats duran …
x ^ n + y ^ n ≠ z ^ n
para cualquier valor de n> 2, donde x, y, z y n son enteros.
Sí, no lo dejó como un problema de ejercicio …
Pero supongo que quiso decir lo mismo.

Un ejercicio en las dos primeras ediciones de Álgebra de Serge Lang decía:

Tome cualquier libro sobre álgebra homológica y pruebe todos los teoremas sin mirar las pruebas dadas en ese libro.

El ejercicio fue omitido de la tercera edición del libro de Lang.

La programación dinámica de Richard Bellman tiene una sección al final de cada capítulo titulada “Ejercicios y problemas de investigación”. Puede ser un mito urbano, pero alguien le preguntó una vez cómo saber cuál es cuál. Él respondió: “Si puedes resolverlo, fue un ejercicio. Si no puede, es un problema de investigación “.

Recuerdo un texto de pregrado de principios de los años 60, sobre ecuaciones diferenciales (?), Que usaba símbolos para indicar la dificultad de cada problema al final del capítulo. Dio el teorema de Fermat como un problema, marcado como “muy difícil”.

Como recuerdo, las notas a pie de página eran igualmente eclécticas. Uno lee algo como “Todos deberíamos guardar una copia de la ecuación aa.bb.cc en nuestra billetera para divertirnos si alguna vez nos encontramos en una estación de autobuses o en una cárcel”.

Me gusta este (de Hua Loo-Keng, Introducción a la teoría de números , Springer-Verlag, 1982, capítulo 5, teorema 7.2):

Existen dos constantes positivas [matemáticas] \ alpha [/ matemáticas] y [matemáticas] \ beta [/ matemáticas] de manera que

[matemáticas] \ alpha \ frac {n} {\ log n} <\ pi (2n) - \ pi (n) <\ beta \ frac {n} {\ log n}
[/matemáticas]

Prueba. … El teorema es trivial si [matemáticas] n <4000 [/ matemáticas] ....

Bueno, fácil de decir.

Editar: gracias a Ng Boon Leong, quien señaló un error en mi cita.

Bueno, esto no fue establecido como un ejercicio, sin embargo, su pregunta le recuerda el último teorema de Fermat. Al margen de Arithmetica (por Diophantus) escribió lo siguiente que desconcertó a los matemáticos durante más de 300 años:

Es imposible separar un cubo en dos cubos, o un cuarto poder en dos cuartos poderes, o en general, cualquier poder superior al segundo, en dos poderes similares. He descubierto una prueba realmente maravillosa de esto, que este margen es demasiado estrecho para contener.

Esta no es una respuesta, sino una respuesta de por qué existen todas estas respuestas:

Ganso Abstruso | Texto matemático


Este es un ejercicio del análisis complejo GTM de Serge Lang (página 439).

Recuerdo las observaciones de “A little algebra shows” en la mecánica cuántica de Gasiorowicz. Bueno para horas de diversión. Los “espectáculos de álgebra un poco más complejos” fueron buenos para días de desconcierto (según los que lo intentaron). Y lo más esclarecedor fue el “Como hemos visto es así”, donde el “qué” se dejó caer unos capítulos atrás pero nunca se explicó. Todos forman el mismo libro. Estas experiencias se encuentran entre las más longevas de la física en la universidad de mí y mis compañeros.

El primer capítulo de El arte de la programación de computadoras de Donald Knuth, explica el sistema de puntería utilizado para clasificar la dificultad de los problemas de ejemplo.

Uno de los problemas proporcionados, con la clasificación más alta y difícil, fue el último teorema de Fermat.

La respuesta a esto tiene que ser el último teorema de Fermat. Format afirmó en 1637 que tenía pruebas de que no tres enteros positivos a , byc satisfacen la ecuación a ^ n + b ^ n = c ^ n para cualquier valor entero de n mayor que 2. Dejó la prueba del caso cuando n es 4 en los márgenes del libro de texto, pero dijo que la prueba general era demasiado larga para caber allí, por lo que dependería del lector. Durante los siguientes 350 años, algunos de los mejores matemáticos de todos los tiempos trabajaron en el problema. Euler demostró el caso cuando n es 3 en 1770. Legendre demostró el caso de 5 en 1825. Sophi Germain demostró el caso de todos los no primos mayores que 4 a principios de la década de 1820. Kummer demostró que era cierto para los números primos regulares. Pero a nadie se le ocurrió una prueba general. ¡Finalmente Andrew Wiles probó con éxito el teorema en 1995! La prueba tenía más de 200 páginas (definitivamente cabía en los márgenes del libro de texto de Fermat) y requería el uso de muchas pruebas del siglo XX que Fermat no tenía. El consenso general de hoy es que el Fermat estaba lleno de basura y nunca tuvo una prueba general. Pero tenía razón. Solo tomó algunos siglos de avance para probarlo.

Si…. Estoy un poco contigo en este caso (pero supere el álgebra lineal … Aunque esa sería la última clase de matemáticas que alguna vez “as”).

Es como decirle a alguien que construya una casa para pájaros, pero como ejercicio de carpintería, haga su propio martillo. ¿Por qué debería hacer algo así cuando el martillo ya existe? Quizás me pidas que examine de cerca la construcción del martillo, para que pueda comprender mejor la calidad de su utilidad.

Estaba tan enojado después de hacer un factor algebraico para lo que parecía una eternidad, y luego me presentaron la fórmula cuadrática. Yo estaba como, “¿Qué? ¿Quieres decir que podría haber estado usando esto todo el tiempo?”

#dontmakemereinventthehammer

Este es uno, pero solo un método para probar teoremas. Aquí hay una lista de algunos otros. http://staffhome.ecm.uwa.edu.au/

No lo dijo así, pero Fermat, en efecto, dejó la prueba de su “último teorema” a los lectores posteriores, ¡y resultó ser todo un ejercicio!