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Geometria Euclidea e Geometria non Euclidea

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Geometria Euclidea e

Geometria non Euclidea

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La storia della geometria Euclidea

La nascita della geometria come parte del pensiero scientifico razionale avviene nel III secolo a.C. grazie ad Euclide che nei suoi 'Elementi' riassume e sistematizza tutto il sapere scientifico dell'epoca, dandogli una struttura logica fondata su enti primitivi e proprietà fondamentali, dette postulati.

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I concetti fondamentali

TERMINI PRIMITIVI ASSIOMI

NUOVI ENTINUOVE PROPRIETA’

(TEOREMI)

Da cui si deducono

Mediante definizioniMediante dimostrazioni

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Termini o enti primitivi

Punto, retta e piano. Qualunque altro oggetto geometrico può essere definito a partire da questi

Assiomi o postulati

Proprietà che “supponiamo” essere vere e che pertanto non dimostriamo

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- Su di un piano esistono infiniti punti ed infinite rette

- La retta passante per due punti distinti di un piano giace completamente sul piano

-Tre punti distinti che non appartengono ad una medesima retta determinano un piano ed uno solo che li contiene

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I 5 POSTULATI DI EUCLIDE:

I) si possa tracciare una retta da un punto qualsiasi ad ogni altro punto;II) si possa prolungare indefinitamente una linea retta ;III) si possa descrivere un cerchio con un centro qualsiasi e un raggio qualsiasi;IV) tutti gli angoli retti siano uguali fra di loro; V)se una retta che interseca due altre rette forma dalla stessa parte angoli inferiori a due angoli retti, le due rette, se estese indefinitamente, si incontrano da quella parte dove gli angoli sono inferiori a due rette.

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Per il quinto, detto postulato delle parallele, che in forma più semplice equivale a dire che:" Per un punto è possibile tracciare una sola retta parallela ad una retta data"Lo stesso Euclide dubitò della validità di esso: infatti lo utilizzò nella dimostrazione del teorema della somma degli angoli interni di un triangolo ed evitò il più possibile di richiamarlo in altre dimostrazioni.Per molto tempo i matematici furono convinti che il quinto postulato di Euclide non fosse indipendente dagli altri e fosse perciò dimostrabile come teorema: ci furono tanti tentativi di dimostrarlo e di sostituirlo con nuovi postulati ma tutte le sostituzioni si rivelarono equivalenti ad esso.Ma alcuni matematici arrivarono persino alla negazione di tale postulato, dando vita alle GEOMETRIE NON EUCLIDEE.

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Una geometria non euclidea è:una geometria costruita negando o non accettando alcuni postulati euclidei. (Viene detta anche metageometria).

La Geometria non Euclidea

Il quinto postulato di Euclide, delle parallele” è quello che nel corso dei secoli ha suscitato il maggior interesse. La caratteristica che contraddistingue i postulati e gli assiomi della geometria di Euclide, secondo le idee del tempo, è l'essere asserzioni la cui verità è garantita dall'evidenza (l'opera di Euclide è stata riorganizzata in senso moderno da Hilbert, che l'ha spogliata, ad esempio, del carattere osservativo da cui partiva la giustificazione nell'uso dei postulati e degli assiomi euclidei).

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Tentativi di dimostrazione del quinto postulato

Nei secoli, i tentativi di dimostrare il postulato sono numerosi: Proclo nel suo Commento al Primo Libro degli Elementi di Euclide ci riferisce delle "dimostrazioni" di Posidonio e Tolomeo, proponendone poi una sua.

Altri tentativi furono compiuti dai matematici arabi, tra cui Nasir al-Din al-Tusi che mette in relazione il quinto postulato con la somma degli angoli interni di un triangolo e Omar Khayyam che nei suoi Commenti sui difficili postulati del libro di Euclide dimostrò accidentalmente alcune proprietà delle figure nelle geometrie non euclidee.

In ognuno di questi tentativi di dimostrazione, e nei successivi, viene implicitamente dato per vero un assioma equivalente a quello delle parallele, rendendo vana la dimostrazione. Anche modificando la definizione di rette parallele non si approda a nulla: Euclide le definisce "due rette che non s'incontrano mai". Per Posidonio, secondo Proclo, esse sono "due rette equidistanti, ossia in cui i punti della seconda siano tutti alla stessa distanza dai corrispettivi della prima". Quest'ultima affermazione non dimostra nulla: non è detto che il luogo dei punti equidistanti da una retta sia una retta. Accettarlo in via di principio equivale ad assumere come valido il quinto postulato, e ci si ritrova da capo.

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La Geometria ellittica o riemanniana si ottiene “depennando” il V postulato e ponendo al suo posto il postulato:

Non esiste alcuna retta s passante per il punto P e parallela ad una retta r prefissata.

Essa sarà “non contradditoria“, ossia non porterà mai ad affermare un asserto e contemporaneamente il suo opposto, se è possibile trovare un modello che soddisfi sia ai primi quattro postulati scritti da Euclide che al postulato.

La Geometria Ellittica

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Gli enti primitivi della Geometria di Riemann sono:

Il pianoEsso è costituito da una qualunque superficie sferica

Il puntoEsso è costituito da una qualunque coppia di punti diametralmente opposti sulla superficie sferica

Il rettaEssa è costituita da una qualsiasi circonferenza massima

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Modello di Riemann

Nel modello di Riemann come enti primitivi consideriamo il piano costituito da tutti i “punti” P di una qualunque superficie sferica; P, il “punto” costituito da una coppia di punti simmetrici della sfera rispetto al centro appartenenti alla superficie sferica, la “retta” R che è la circonferenza di raggio massimo. In queste condizioni data la retta R ed un punto P esterno ad essa non si può trovare nessuna retta R’ passante per P e parallela ad R.

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La Geometria iperbolica o di Bolyai- Lobacevskij cancella il V postulato e pone al suo posto il postulato

Esistono almeno due rette s’ e s’’ passanti per il punto P e parallele ad una retta prefissata r.

Essa sarà “non contradditoria“ se è possibile individuare un modello che soddisfi sia ai primi quattro postulati scritti da Euclide che al postulato.

Geometria iperbolica

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Gli enti primitivi della Geometria di Bolyai-Lobacevskij sono:

Il pianoEsso è costituito dalla superficie di una qualunque sella

Il puntoEsso è costituito da un qualsiasi punto interno alla superficie curva

Il rettaEssa è costituita da una qualunque geodetica

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Il triangolo curvilineo ABC su un pezzo di pseudosfera è il corrispondente di un triangolo rettilineo del piano euclideo, perché è composto da linee geodetiche. La somma degli angoli interni di questo triangolo è minore di 180° e dipende dalla grandezza del triangolo.

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Modello di Klein

Sia C un cerchio privato della circonferenza, i “punti” sono i punti di tale cerchio, mentre le “rette” siano le corde della stesso cerchio.

Considerando la retta AB, un punto M fuori da essa, esistono infinite rette passanti per M che non intersecano AB, che sono rappresentate da tutte le corde per M e per C dell’arco AP e BQ.

B

QA

C

M

P

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FINE