Matematica

La matematica è il racconto delle cose che ci circondano, offertoci dalle cose che ci circondano. Sono queste il motore della scoperta, perché su queste sfoghiamo le nostre emozioni, il nostro amore, le nostre frustrazioni. Lasciamo dunque che siano queste a parlarci delle vite dei padri di questa materia, intrecciate dal filo dell’evoluzione del pensiero umano, di cui la matematica è un efficacissimo saggiatore. Questa esegue un percorso temporale e concettuale ben tracciato, con un inizio, un viaggio e una meta ancora molto distante. Sono ancora tante le domande a cui il genere umano deve trovare risposta e tra le più interessanti ci sono quelle che afferiscono alla materia stessa: la matematica proviene unicamente dalla nostra mente? E se sì, come riesce a descrivere il mondo? Quali sono i suoi, e i nostri, limiti? Ora che la matematica non è più una materia sconosciuta con cui giocare, ora che siamo liberi di esprimere il nostro pensiero attraverso canali nuovi, sicuri e veloci, chi o cosa ci aspetta al limite della nostra mente?

La formula di Cardano riveste un'importanza, per i matematici, paragonabile alla prima immagine della faccia nascosta della luna o alla scoperta della penicillina. Anche se all'inizio del 1500 le equazioni di terzo grado erano considerate intrattabili nella loro generalità, i matematici di allora si sono dapprima impegnati nella ricerca delle soluzioni e, in seguito, nel dare loro un senso anche quando sembrava impossibile attribuirgliene. È così che sono stati pensati i numeri complessi che, come tutti gli altri insiemi di numeri, sono importanti in quanto contribuiscono ad accrescere la conoscenza. Sono stati necessari diversi matematici: Dal Ferro, Tartaglia, Cardano, Ferrari, Bombelli e poi tanti altri ed ognuno di essi ha posto le sue tessere nel mosaico della matematica per arricchirlo e mostrarlo all'umanità intera come fanno gli artisti con le loro opere d'arte.

Una delle caratteristiche più rilevanti di Statistica: L'arte e la scienza d'imparare dai dati è l'approccio guidato dai concetti, che offre agli studenti impegnati in un percorso superiore di studi sociali gli strumenti fondamentali per gestire la grande mole d'informazioni che caratterizzano l'attuale società della conoscenza: sapersi muovere nella giungla informativa, raccogliere e integrare dati, essere in grado di sintetizzarli, analizzarli e presentarli. In particolare questa edizione italiana si caratterizza per gli specifici laboratori monotematici sviluppati con il software R, raccolti alla fine del volume e completati nella piattaforma MyLab da un ricco apparato di materiali e contributi didattici (dataset, script, output, funzioni, tutorial, esercizi svolti etc.).

Il manuale affronta gli argomenti tipici di un insegnamento base di Statistica nelle lauree triennali in Scienze Economiche e Sociali, Psicologia, Ingegneria Gestionale e Informatica. Il testo, in questa nuova edizione, si propone inoltre di offrire un quadro completo dei metodi statistici più rilevanti per le moderne applicazioni di machine learning e di intelligenza artificiale. A questo fine la struttura del libro è stata modificata per migliorare la comprensione e sottolineare gli aspetti più importanti da assimilare per affrontare tali argomenti.

Gli argomenti presentati in questo libro sono quelli trattati nell'insegnamento di calcolo numerico per il corso di Laurea in Chimica e Tecnologie Chimiche dell'Università di Genova. Il testo è principalmente rivolto a tutti gli studenti che, pur non frequentando il corso di Laurea in Matematica, devono sostenere un esame di Calcolo Numerico. I principali argomenti esposti riguardano la soluzione di sistemi lineari, lo studio degli errori, l'approssimazione degli zeri di una funzione e l'interpolazione polinomiale. La teoria viene presentata cercando, per quanto possibile, di utilizzare un linguaggio chiaro e semplice, senza per questo rinunciare al rigore matematico. Ogni capitolo riguarda un argomento specifico ed è corredato da esempi. Una raccolta di esercizi svolti, relativi ai singoli capitoli, è presentata nel libro, della stessa autrice, “Esercizi svolti di Calcolo Numerico”, Società Editrice Esculapio (2024).

Questo libro è stato scritto per un corso di metodi analitici delle equazioni alle derivate parziali (EDP), che si tiene al Politecnico di Milano per il corso di studi in ingegneria matematica. Si tratta di un primo modulo di introduzione alle EDP, di 5 crediti, pensato anche in vista di un successivo modulo di metodi numerici per le EDP. Gli argomenti trattati comprendono anzitutto un'introduzione ai modelli più classici: le equazioni di Poisson, del calore, del trasporto lineare, delle onde. Attraverso queste equazioni si toccano molte idee di base delle EDP, trattando sia il punto di vista dei modelli fisici, sia lo studio delle proprietà matematiche di base delle equazioni (problemi ben posti, principi di massimo, proprietà di media, linee caratteristiche, regolarizzazione o meno di un'equazione...), sia le tecniche classiche di risoluzione esplicita dei problemi considerati (separazione di variabili, trasformata di Fourier, principio di sovrapposizione, metodo di Duhamel...). Successivamente si presentano i primi elementi della teoria delle soluzioni deboli in spazi di Sobolev, per problemi ai limiti per equazioni ellittiche, preceduti dalla necessaria introduzione degli spazi di Sobolev hilbertiani e dei problemi variazionali astratti in spazi di Hilbert. Un paio di capitoli più discorsivi e meno tecnici contengono l'uno la classificazione delle EDP lineari del second'ordine nei tipi ellittico, parabolico, iperbolico, l'altro un'introduzione alle relazioni tra la probabilità e le EDP. Il corso è pensato per studenti che oltre ai corsi matematici di base hanno seguito un corso di “analisi 3”, con primi elementi di integrazione alla Lebesgue, spazi Lp, trasformata di Fourier, geometria degli spazi di Hilbert, ecc. Nel testo si è comunque inserito un capitolo di “cassetta degli attrezzi”, che raccoglie tutti gli strumenti utilizzati nel corso che vadano oltre quelli più elementari. Riferimenti bibliografici dettagliati completano il testo, segnalando fonti dove reperire alcune dimostrazioni qui non fornite, o approfondimenti. Il testo è anche ricco di esercizi, sia di tipo standard, sui metodi di risoluzione esplicita di problemi ai limiti per le “equazioni classiche”, sia di approfondimento guidato della teoria. Svolgimenti dettagliati degli esercizi e complementi sono stati raccolti in un capitolo a sé, il Cap. 10, presente solo nella versione online del testo, in modo da alleggerire il libro cartaceo. La versione online del testo contiene anche alcuni video (animazioni di grafici di funzioni).

Il volume, dedicato agli studenti delle scuole superiori e agli studenti universitari che desiderino prepararsi per affrontare un corso di teoria della probabilità, contiene circa 250 esercizi svolti e commentati, distribuiti in 100 problemi di 8 diverse categorie. In appendice sono riassunte le regole e i principali teoremi della teoria della probabilità e del calcolo combinatorio. Il calcolo combinatorio è essenziale per lo studio elementare della probabilità ed è in generale necessario per svolgere gli esercizi del testo.

Problemi, sfide e quesiti ci guidano in vari ambiti della matematica: logica, algebra, geometria, calcolo combinatorio e probabilità. La matematica ludica parla sia ai grandi che ai piccoli e quindi anche questo libro, come i primi tre della serie, può essere letto da chiunque abbia voglia di cimentarsi con sfide di logica e di problem solving, a prescindere dall'età. Qui però gli autori fanno un passo in più e ci accompagnano tra quesiti dalla formulazione più astratta: un problema presentato con un linguaggio più teorico non è detto che sia necessariamente più complicato. Non mancano i problemi all'insegna di "un po' di relax" da fare in poltrona, prima di andare a dormire o, quando la stagione lo permette, sotto l'ombrellone. Completano il libro rubriche e inserti su crittografia, problemi isoperimetrici e probabilità.