martes, 22 de octubre de 2013

MATEMÁTICA APLICADA Y FUNDAMENTOS

Teoría de Probabilidad

Los principales exponentes en el desarrollo de esta Teoría fueron:








Blaise Pascal (1623-1662) fue un matemático, físico y filósofo religioso francés. Blaise es considerado un niño prodigio. A los 18 años construyó una calculadora mecánica capaz de realizar operaciones como la adición y la sustracción. También escribió un tratado sobre las secciones cónicas en su juventud. En 1654, mantuvo correspondencia con Pierre de Fermat y le envió una primera aproximación al cálculo de probabilidades. Años más tarde formuló la Apuesta de Pascal, una discusión sobre la creencia en Dios, basada en probabilidades: "Si Dios no existe, nada pierde uno en creer en Él, mientras que si existe, lo perderá todo por no creer.". El triángulo de Pascal, una manera de presentar coeficientes binomiales, también lleva su nombre, aunque los matemáticos conocían los coeficientes binomiales desde hacía ya mucho tiempo. En 1653 escribió el Traité du trianglearithmétique en el cual describió el "triángulo aritmético" que lleva su nombre.

Pierre Fermat (1601-1665) fue un abogado y un gobernante oficial francés. Lo más recordado de su trabajo está en la Teoría de números, en particular por el último teorema de Fermat y contribuyo al nacimiento del cálculo de probabilidades. Las matemáticas eran para él su hobby. Fermat tuvo la primera idea sobre el cálculo diferencial y con Pascal inventó el cálculo de probabilidades. Su obra se halla en el libro "Varia opera mathematica", publicada por su hijo en 1679.
Pierre Simon de Laplace (1749-1827) Matemático, astrónomo y físico francés. Realizó muchas aportaciones a la la estadística y a la teoría de probabilidades. Se le deben la transformación integral y la ecuación diferencial que llevan su nombre, así como el operador laplaciano. Colaboró con Lavoisier y Lagrange.
Entre sus obras podemos destacar: Théorie Analytique des Probabilités (1812) que expone los principios y las aplicaciones de lo que él llama "geometría del azar", Ensayo filosófico sobre el fundamento de las probabilidades (1814) Laplace pretende en esta  obra dar a conocer los principios y aplicaciones de la geometría del azar pero sin aparato matemático alguno.
Familia Bernoulli fue una familia de científicos suizos que sobresalieron por sus aportaciones a las matemáticas y la física. En la Teoría de la Probabilidad el más destacado de la familia fue:
Jakob Bernoulli: estudió teología, aunque su afición natural lo inclinó a los estudios de las matemáticas y la astronomía. Se dedicó a dar clases de física y matemáticas en Basilea.  Escribió Ars conjectandi (Arte de la conjetura) a finales del siglo XVII.  En esta obra enuncia la ley de los grandes números. Dicha obra consta de cuatro partes que contienen los estudios de Huygens, las variaciones, permutaciones y combinaciones; se aplican los teoremas de la teoría de permutaciones al cálculo de probabilidades y las aplicaciones de éste a cuestiones de la vida política y social.
Estadística

Los principales matemáticos que han contribuido al desarrollo de la Estadística Moderna son:

Carl Gauss: (30 de abril 1777-23 febrero 1855) fue un matemático, astrónomo, geodesta, y físico alemán que contribuyó significativamente en muchos campos, incluida la teoría de números, el análisis matemático, la geometría diferencial, la estadística, el álgebra, la geodesia, el magnetismo y la óptica. Es considerado como “el príncipe de las matemáticas”.
Sus principales aportes a la Estadística fueron: el método de los mínimos cuadrados y la Teoría de errores de observación.
A fines de 1801 hizo posible el redescubrimiento del planeta enano Ceres puesto que se encontraba en el lugar que el había predicho con sus detallados cálculos. Su técnica consistió en demostrar como las variaciones en los datos de origen experimental podían representarse mediante una curva acampanada (hoy conocida como campana de Gauss). También utilizó el método de mínimos cuadrados.
Principales Obras relacionadas con la estadística: Teoría del movimiento de los cuerpos celestes que giran alrededor del Sol siguiendo secciones cónicas (1801), en donde explica el método de los mínimos cuadrados y Teoría de la combinación de observaciones menos sujeta a errores (1823), dedicado a la estadística, en donde explica la distribución normal y su aplicación a los errores de observación dando origen a conceptos como el de la Varianza y la Desviación Típica. 

Adolphe Quetelet: (22 de febrero 1796 – 17 de febrero 1874)  fue un astrónomo, matemático, sociólogo y estadístico belga.
Fue el primero en aplicar las Estadísticas a las ciencias sociales. Interpretó la teoría de la probabilidad para su uso en estas ciencias y aplicó el principio de promedios y de la variabilidad a los fenómenos sociales.
Su principales Obras fueron: Sobre el hombre y el desarrollo de las facultades humanas: Ensayo sobre física social (1835) donde define su controvertida idea del hombre promedio y La antropometría, o medida de las diferentes facultades del hombre, (1871), en donde desarrolla Índice de Masa Corporal (IMC).

Karl Pearson (27 de marzo de 1857-  27 de abril de 1936) fue un prominente científico, matemático y pensador británico, que estableció la disciplina de la estadística matemática. Es considerado el fundador de la bioestadística puesto que desarrolló intensas investigaciones sobre la aplicación de los métodos estadísticos en la biología, la antropometría, la eugenesia y la evolución humana.
Sus principales aportes a la estadística fueron: la familia de distribuciones asimétricas, el test del “Chi-cuadrado”, el método de los momentos, el coeficiente de correlación lineal y la definición de los conceptos de análisis de la regresión y desviación estándar.

Física—Matemática

Galileo Galilei (15 de febrero de 1564 – 8 de enero de 1642), fue un astrónomo, filósofo, matemático y físico italiano que estuvo relacionado estrechamente con la revolución científica. Eminente hombre del Renacimiento, mostró interés por casi todas las ciencias y artes (música, literatura, pintura). Sus logros incluyen la mejora del telescopio, gran variedad de observaciones astronómicas, la primera ley del movimiento y un apoyo determinante para el copernicanismo. Ha sido considerado como el «padre de la astronomía moderna», el «padre de la física moderna» y el «padre de la ciencia».
Su trabajo experimental es considerado complementario a los escritos de Francis Bacon en el establecimiento del moderno método científico y su carrera científica es complementaria a la de Johannes Kepler. Su trabajo se considera una ruptura de las teorías asentadas de la física aristotélica y su enfrentamiento con la Inquisición romana de la Iglesia católica suele presentarse como el mejor ejemplo de conflicto entre religión y ciencia en la sociedad occidental.

Johannes Kepler ( 27 de diciembre de 1571 - 15 de noviembre de 1630), figura clave en la revolución científica, astrónomo y matemático alemán; fundamentalmente conocido por sus leyes sobre el movimiento de los planetas en su órbita alrededor del Sol. Fue colaborador de Tycho Brahe, a quien sustituyó como matemático imperial de Rodolfo II. En 1935 la UAI decidió en su honor llamarle «Kepler» a un astroblema lunar.

Isaac Newton (4 de enero de 1643  – 31 de marzo de 1727) fue un físico, filósofo, teólogo, inventor, alquimista y matemático inglés, autor de los Philosophiae naturalis principia mathematica, más conocidos como los Principia, donde describió la ley de la gravitación universal y estableció las bases de la mecánica clásica mediante las leyes que llevan su nombre. Entre sus otros descubrimientos científicos destacan los trabajos sobre la naturaleza de la luz y la óptica (que se presentan principalmente en su obra Opticks) y el desarrollo del cálculo matemático.  
También contribuyó en otras áreas de la matemática, desarrollando el teorema del binomio y las fórmulas de Newton-Cotes.
Entre sus hallazgos científicos se encuentran el descubrimiento de que el espectro de color que se observa cuando la luz blanca pasa por un prisma es inherente a esa luz, en lugar de provenir del prisma; su argumentación sobre la posibilidad de que la luz estuviera compuesta por partículas; su desarrollo de una ley de convección térmica, que describe la tasa de enfriamiento de los objetos expuestos al aire; sus estudios sobre la velocidad del sonido en el aire; y su propuesta de una teoría sobre el origen de las estrellas. Fue también un pionero de la mecánica de fluidos, estableciendo una ley sobre la viscosidad.
Newton fue el primero en demostrar que las leyes naturales que gobiernan el movimiento en la Tierra y las que gobiernan el movimiento de los cuerpos celestes son las mismas. Es, a menudo, calificado como el científico más grande de todos los tiempos, y su obra como la culminación de la revolución científica.

Computación

La teoría de la computación es una rama de la matemática y la computación que centra su interés en las limitaciones y capacidades fundamentales de las computadoras.
Específicamente esta teoría busca modelos matemáticos que formalizan el concepto de hacer un cómputo (cuenta o cálculo) y la clasificación de problemas.
La teoría de la computación comienza propiamente a principios del siglo XX, poco antes que las computadoras electrónicas fuesen inventadas.
Uno de sus mayores precursores fue  Alan Turing.

Alan Mathison TuringOBE (23 de junio de 1912 - 7 de junio de 1954) fue un matemático, lógico, científico de la computación, criptógrafo y filósofo británico.
Es considerado uno de los padres de la ciencia de la computación siendo el precursor de la informática moderna. Proporcionó una influyente formalización de los conceptos de algoritmo y computación: la máquina de Turing.
Formuló su propia versión de la hoy ampliamente aceptada Tesis de Church-Turing, la cual postula que cualquier modelo computacional existente tiene las mismas capacidades algorítmicas, o un subconjunto, de las que tiene una máquina de Turing. Además postuló el llamado Test de Turing o prueba de Turing para demostrar la existencia de inteligencia en una máquina. Fue expuesto en 1950 en un artículo (Computing machinery and intelligence) para la revista Mind, y sigue siendo uno de los mejores métodos para los defensores de la Inteligencia artificial
La Segunda Guerra Mundial ofreció un insospechado marco de aplicación práctica de sus teorías, al surgir la necesidad de descifrar los mensajes codificados que la Marina alemana empleaba para enviar instrucciones a los submarinos que hostigaban los convoyes de ayuda material enviados desde Estados Unidos.
Realizó contribuciones a otras ramas de la matemática aplicada, como la aplicación de métodos analíticos y mecánicos al problema biológico de la morfogénesis.

Teoría de Conjuntos

Los matemáticos más destacados en el desarrollo de la Teoría de Conjuntos son: George Cantor y Gottlob Frege.

George Cantor (1845-1918) fue un  matemático alemán, inventor con Dedekind y  Frege de la teoría de conjuntos, que es la base de las matemáticas modernas. Gracias a sus atrevidas investigaciones sobre los  conjuntos infinitos fue el primero capaz de formalizar la noción de infinito bajo la forma de los números transfinitos (cardinales y ordinales). Fue quien prácticamente formuló de manera individual la teoría de conjuntos a finales del siglo XIX y principios del XX. Su objetivo era el de formalizar las matemáticas como ya se había hecho con el cálculo cien años antes. Cantor comenzó esta tarea por medio del análisis de las bases de las matemáticas y explicó todo basándose en los conjuntos (por ejemplo, la definición de función se hace estrictamente por medio de conjuntos). Este monumental trabajo logró unificar a las matemáticas y permitió la comprensión de nuevos conceptos. 
El problema apareció cuando se comenzaron a encontrar paradojas en esta teoría, siendo la más célebre la paradoja de Russell, también conocida como la paradoja del barbero:En un lejano poblado había un barbero llamado As-Samet . Un día el emir se dio cuenta de la falta de barberos en el emirato, y ordenó que los barberos sólo afeitaran a aquellas personas que no pudieran hacerlo por sí mismas. Cierto día el emir llamó a As-Samet para que lo afeitara y él le contó sus angustias:

—En mi pueblo soy el único barbero. No puedo afeitar al barbero de mi pueblo, ¡que soy yo!, ya que si lo hago, entonces
puedo afeitarme por mí mismo, por lo tanto ¡no debería afeitarme! Pero, si por el contrario no me afeito, entonces algún barbero debería afeitarme, ¡pero yo soy el único barbero de allí! El emir pensó que sus pensamientos eran tan profundos, que lo premió con la mano de la más virtuosa de sus hijas. Así, el barbero As-Samet vivió para siempre feliz.
Hoy en día, y en respuesta a esta y otras paradojas, los axiomas de Zermelo-Fraenkel, son un sistema axiomático concebido para formular la teoría de conjuntos. Normalmente se abrevian como ZF o en su forma más común, complementados por el axioma de elección (axiom of choice), como ZFC.

Lógica—Matemática

Los principales exponentes en la historia de la Lógica-Matemática fueron:

George Boole:(1815-1864) Aproximó la lógica en una nueva dirección reduciéndola a un álgebra simple  incorporando lógica en las matemáticas. Su trabajo ha llegado a ser como un paso fundamental en la revolución de los computadores hoy en día.

Giuseppe Peano: (1868—1932) Afirmaba que "todos los teoremas de la matemática son implicaciones entre enunciados”. Desarrolló un cuerpo de signos que sirvieron para la notación de los razonamientos y las definiciones de objetos.
David Hilbert: (1862—1943) Buscaba encontrar un modo de demostrar la consistencia de cualquier lista de axiomas. Tenía una concepción de las matemáticas que denominaba formalismo, idea de que las cosas de las que hablan las matemáticas no son más que símbolos.


Bertrand Russell: (1872-1970) Hizo uso de una simbología, también utilizada en la teoría de los conjuntos, y el establecimiento de operaciones con esos símbolos, operaciones que se asemejan a las de la aritmética y el álgebra. Defendió el logicismo, visión de que la matemática es en un sentido importante  reducible a la lógica.

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