2021-T14 David Hilbert
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David Hilbert fue un matemático alemán que realizó importantes contribuciones en áreas como la teoría de invariantes, la axiomatización de la geometría y la noción de espacio de Hilbert. Algunas de sus ideas clave incluyen establecer axiomas para la geometría, definir el concepto de espacio vectorial normado infinitamente grande conocido como espacio de Hilbert, y proponer 23 problemas matemáticos conocidos como problemas de Hilbert.
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- 2. Índice: - Biografía: - Teoría de invariantes: - Axiomatización de la geometría: - Espacio de Hilbert: - Problemas de Hilbert: - Paradoja del Hotel Infinito de Hilbert:
- 3. Biografía David Hilbert -Königsberg (1862), Gotinga (1943). -Ideas fundamentales: Teoría de invariantes, la axiomatización de la geometría o la noción de espacio de Hilbert. -Universidad de Königsberg doctorado(1885), Universidad de Berlín.
- 4. Biografía David Hilbert -Estudiantes: Hermann Weyl, Emanuel Lasker, Ernst Zermelo. -Círculo: Alonzo Church y Emmy Noether. -Hermann Weyl, Emmy Noether, Edmund Landau forzados a marchar por los nazis.
- 5. Teoría de invariantes ¿Qué es un invariante algebraico?
- 6. Teoría de invariantes ¿Cual era el problema que existía y como lo resolvió Hilbert?
- 7. Teoría de invariantes Proceso de aceptación de la teoría de Hilbert. Paul Gordan
- 8. Axiomatización de la geometría ¿Qué es lo que lleva Hilbert a realizar estos axiomas ?
- 9. Axiomatización de la geometría Los cinco tipos de axiomas que establece Hilbert son los siguientes: ❏ Axiomas de conexión: ❏ Axiomas de orden: ❏ Axioma de paralelismo: ❏ Axiomas de congruencia: ❏ Axioma de continuidad:
- 10. Espacio de Hilbert (¿Por qué?) John von Neumann Paul Adrien Maurice Dirac
- 11. Series de Fourier Método de separación de variables
- 12. Definición ESPACIO VECTORIAL NORMADO INFINITAMENTE GRANDE
- 13. Operaciones de dos o más espacios de Hilbert Producto tensorial:(Producto cartesiano) mínimo espacio de Hilbert que contiene al producto cartesiano: dim(H₁⨂H₂)=dim(H₁)𑁦dim(H₂) Suma directa: (Unión de conjuntos) H₁ ∩ H₂={0} Es el mínimo espacio de Hilbert que contiene la unión de los dos espacios: H₁∪H₂⟶H₁⊕H₂ dim(H₁⨁H₂)=dim(H₁)+dim(H₂)
- 14. Los problemas de Hilbert
- 16. 1. Problema de Cantor sobre el cardinal del continuo. 2. La compatibilidad de los axiomas de la aritmética. 3. La igualdad de los volúmenes de dos tetraedros de igual base e igual altura. 4. El problema de la distancia más corta entre dos puntos. ¿Es la línea recta la distancia más corta entre dos puntos, sobre cualquier superficie, en cualquier geometría? 5. Establecer el concepto de grupo de Lie, o grupo continuo de transformaciones, sin asumir la diferenciabilidad de las funciones que definen el grupo. 6. Axiomatización de la física. ¿Es posible crear un cuerpo axiomático para la física? 7. La irracionalidad y trascendencia de ciertos números como como e, 2^1/2, e^π, etc. 8. El problema de la distribución de los números primos. 9. Demostración de la ley más general de reciprocidad en un cuerpo de números cualesquiera. 10. Establecer métodos efectivos de resolución de ecuaciones diofánticas. 11. Formas cuadráticas con coeficientes algebraicos cualesquiera. 12. La extensión del teorema de Kronecker sobre cuerpos abelianos a cualquier dominio de racionalidad algebraica. 13. Imposibilidad de resolver la ecuación general de séptimo grado por medio de funciones de sólo dos argumentos. 14. Prueba de la condición finita de ciertos sistemas completos de funciones. 15. Fundamentación rigurosa del cálculo enumerativo de Schubert o geometría algebraica. 16. Problema de la topología de curvas algebraicas y de superficies. 17. La expresión de formas definidas por sumas de cuadrados. 18. Construcción del espacio de los poliedros congruentes. 19. Las soluciones de los problemas regulares del cálculo de variaciones, ¿son siempre analíticas? 20. El problema general de condiciones de contorno de Dirichlet. 21. Demostración de la existencia de ecuaciones diferenciales lineales de clase fuchsiana, conocidos sus puntos singulares y grupo monodrómico. 22. Uniformidad de las relaciones analíticas por medio de funciones automórficas: siempre es posible uniformizar cualquier relación algebraica entre dos variables por medio de funciones automorfas de una variable. 23. Extensión de los métodos del cálculo de variaciones.
- 17. Paradoja del Hotel Infinito de Hilbert
- 18. 1)Llega un número p finito de huéspedes. 2)Llega 1 autobús con un número infinito de personas dentro de él.
- 19. 3)Llegan un número infinito/finito de autobuses con infinitas personas dentro 4)Llegan infinitos aviones con infinitos autobuses, que en su interior hay infinitas personas nºhabit=Q^p nºhabit=Q^(p^k^....)
Notas del editor
- La teoría de invariantes fue el tema de su tesis, y acabó por convertirse en uno de sus primeros éxitos. En un invariante algebraico la combinación de los componentes de una matriz no se ven alterados al realizar cualquier cambio de base. Luego, es una función polinómica de los elementos de una matriz de una aplicación lineal que no tiene ninguna relación de dependencia con la base vectorial elegida. Algunos de los invariantes más comunes son la traza de una matriz, el polinomio característico de una matriz o el determinante de una matriz. Por ejemplo, es muy sencillo demostrar que el determinante de una matriz es un invariante. det(A)=det(C^-1*B*C)=det(C^-1*C*B)=det(I*B)=det(B)
- El debate que había respecto a los invariantes era si se podían describir todos y si existía la posibilidad de llevarlos a formas generales de grado n en m variables. Puesto que en ese momento solo se conocía que tenían sentido en formas cuadráticas de dos variables. Hilbert lo demostró mediante el teorema de la base de Hilbert que dice lo siguiente: Si A en un anillo conmutativo, A es noetheriano si todo ideal de A está finitamente generado. Si A es un anillo noetheriano, implica que A[x] también lo es. En particular, si K es un campo, entonces el anillo de polinomios K[x1,...,xn] es noetheriano.
- Esta demostración que realizó hilbert se asemeja más a un teorema de existencia que a una demostración algebraica por lo que al principio fue muy criticado. A pesar de que finalmente publicaron su trabajo lo que le convirtió en el matemático del momento, para acallar las críticas, Hilbert retomó el tema y logró demostrar su resultado reduciéndolo al cálculo de ciertas cuestiones de teoría de anillos.
- En el siglo XIX, las matemáticas se habían empezado a desarrollar de manera considerable por lo que se crea una necesidad de fundamentar diversas disciplinas de las matemáticas. Además, también surge la teoría de conjuntos. David Hilbert se enfocará en la formalización de la geometría. Para ello, partirá de los principios básicos de la geometría y usará el razonamiento deductivo tradicional para ir ascendiendo. El objetivo de esto será establecer un sistema sólido.