Отрывок из книги книга Дэвида Дарлинга и Агниджо Банерджи «Эта странная Математика — на краю бесконечности и за ним» о том, как Гедель доказал существование Бога и почему пифагорейцы утопили математика Гиппаса.

Множество действительных чисел. Предел последовательности. Предел функции. Монотонные функции и их односторонние пределы. Число e. О-большое и о-малое. Бесконечно большие и бесконечно малые функции. Эквивалентные функции. Непрерывность функции. Точки разрыва. Свойства функций, непрерывных на отрезке. Равномерная непрерывность. Теорема Кантора — Гейне. Обратная функция. Показательная функция.

Мнимые числа, несмотря на своё название, вполне реальны. По крайней мере, в той же степени, что и отрицательные числа, иррациональные или ноль. Хоть их не найти на привычной нам числовой оси, мнимые числа позволяют справляться с задачами, над которыми сотни лет бились умнейшие математики, а их состоятельность проверена на практике учёными и инженерами.

Доказательство гипотезы Коллатца — возможно, самая простая задача, с которой до сих пор никто не справился. Понять её суть может даже школьник, а вот над решением бьются величайшие математики уже почти сотню лет. Что это за гипотеза и чем она примечательна, расскажет Дерек Маллер в новом видео.

Математика — один из самых объемных школьных предметов (по общему числу часов). Экзамен по математике требуется для самых разных вузов, курсы математики в вузах обязательны для студентов многих специальностей и т. д. Но и преподаватели, и учащиеся жалуются, что большая часть их труда уходит впустую — и это во многих странах. Едва ли не большинство вспоминает об уроках математики как о соединении неприятного с бесполезным. Почему так получается, несмотря на многочисленные попытки улучшить ситуацию?

Граф как математический объект оказывается полезным во многих теоретических и практических задачах. Дело, пожалуй, в том, что сложность его структуры хорошо отвечает возможностям человеческого мозга: это структура наглядная и понятно устроенная, но, с другой стороны, достаточно богатая, чтобы улавливать многие нетривиальные явления. Если говорить о приложениях, то, конечно, сразу же на ум приходят большие сети: Интернет, карта дорог, покрытие мобильной связи и т.п. В основах поисковых машин, таких, как Yandex и Google, лежат алгоритмы на графах. Помимо computer science, графы активно используются в биоинформатике, химии, социологии. В этом курсе будут обсуждены классические задачи и некоторые недавние результаты и тенденции, например, экстремальная теория графов.

Возможно ли доказать всё, что истинно? Поиски ответа на этот вопрос раскололи математическое сообщество, заставили нас пересмотреть своё представление о бесконечности, помогли выиграть Вторую мировую войну и создать устройство, на котором вы посмотрите это видео. Как именно, расскажет Дерек Маллер в новом видео от Veritasium.

Таблицы сложения и умножения остатков. Многочлены с коэффициентами в остатках. Теорема Безу над любой системой остатков. Парадоксы числа корней. Таблицы умножения по простому модулю. Простейшие конечные поля. Основная теорема о корнях многочленов с коэффициентами в поле. Поля из p элементов. Теоретико-групповые методы: теорема Лагранжа и Малая теорема Ферма. Бином Ньютона, автоморфизм возведения в p-ю степень и второе доказательство теоремы Ферма. Теорема Вильсона. Конечные поля из p^r элементов, мультипликативная группа и структура их вложимости друг в друга. Единственность конечного поля.

Потенциальная и актуальная бесконечность. Наивная теория множеств Кантора. Мощность. Парадоксы теории множеств. Интуиционизм, логицизм, формализм. Теория доказательств. Программа Гильберта. Аксиоматики ZFC, ZFD, NBG. Полнота и непротиворечивость формальных систем, теоремы Геделя. Современное состояние оснований математики.

Необходимые сведения из общей топологии. Операции над топологическими пространствами. Гомотопии и гомотопические эквивалентности. Клеточные пространства. Фундаментальная группа. Теорема Ван Кампена. Фундаментальная группа клеточного пространства. Накрытия. Расслоения. Гомотопические группы. Симплициальные гомологии. Сингулярные гомологии. Клеточные гомологии. Гомотопические группы и группы гомологий. Гомологии с коэффициентами и когомологии. Кольцо когомологий.

Рациональные и вещественные числа. Предел последовательности. Сумма ряда. Замечательные пределы. Метрические пространства. Топология прямой. Открытые и замкнутые множества. Компактные множества. Мощность множества. Непрерывные функции на прямой. Степенные ряды. Производная и дифференциал. Правило Лопиталя. Разложение Тейлора. Дифференцируемость функций нескольких переменных. Производная по направлению. Формула Тейлора для функции многих переменных. Критические точки. Гессиан. Лемма Морса. Принцип сжимающих отображений. Производная обратной функции. Неявная функция. Условные экстремумы. Производная функции, заданной неявно. Кривые в R^n. Интеграл по кривой. Многообразия. Гладкие отображения многообразий. Касательный вектор. Векторные поля. Фазовая кривая и фазовый поток. Дифференциальные формы на многообразиях. Дифференциал функции. Внешнее произведение дифференциальных форм. Внешний дифференциал формы. Преобразование форм при отображениях. Интегрирование дифференциальных форм. Ориентация. Формула Стокса. Производная Ли. Лемма Пуанкаре. Когомологии де Рама. Гармонические функции. Принцип максимума.

Множества. Функции. Отношения эквивалентности и порядка. Вещественные и комплексные числа. Числовые последовательности и ряды. Метрические пространства. Сепарабельность. Полнота. Пополнение. Вещественные и pадические числа пополнения рациональных чисел. Топология вещественной прямой. Теорема Бэра. Компакты. Множество Кантора. Непрерывные функции и их свойства. Фундаментальная группа окружности. Поточечная и равномерная сходимость последовательности функций. Топологические пространства. Топология поточечной сходимости. Производная и дифференциал. Производные высокого порядка. Формула Тейлора. Интеграл. Теорема Лиувилля об интегрируемости в элементарных функциях.

Зачем мне учить математику, если я собираюсь быть юристом или искусствоведом, а калькулятор всегда со мной? Такие вопросы все чаще задают юноши, обдумывающие житье. Если бы они только знали, как им нужна математика! Да не только им — любому из нас. Почему? Об этом рассуждает известный математик и лингвист Владимир Андреевич Успенский, ученик блистательного Андрея Николаевича Колмогорова, профессор, заведующий кафедрой математической логики и теории алгоритмов механико-математического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова.

Доказательство гипотезы Пуанкаре принесло Перельману мировое признание. В 2006 году он стал лауреатом «Медали Филдса», в 2010 году институт Клэя подтвердил присуждение Перельману премии за решение одной из проблем тысячелетия. Однако математик отказался принять эти награды. Григорий Перельман о своем отказе от премии: «Я отказался. Вы знаете, у меня было очень много причин и в ту, и в другую сторону. Поэтому я так долго решал. Если говорить совсем коротко, то главная причина — это несогласие с организованным математическим сообществом. Мне не нравятся их решения, я считаю их несправедливыми. Я считаю, что вклад в решение этой задачи американского математика Гамильтона ничуть не меньше, чем мой».

Парадокс Бертрана заключается в следующем: рассмотрим равносторонний треугольник, вписанный в окружность. Наудачу выбирается хорда окружности. Какова вероятность того, что выбранная хорда длиннее стороны треугольника. Бертран предложил три решения, дающие различный результат.

Почему мы рассматриваем окружающий мир через призму математической логики? Как была открыта планета Нептун? И как Максвелл вывел свои уравнения? Как мы воспринимаем размерность пространства? Каким образом связаны логическое математическое мышление и интуиция? Как были описаны фракталы? Апории Зенона «Ахиллес и черепаха», отель Гильберта и размерности пространства. Как математически были классифицированы симметрии явлений? Как соотносятся полупростые группы Ли и физика элементарных частиц? Что явилось математической предпосылкой существования кварков? Полупростые группы Ли, классификация элементарных частиц и математические моделях в природе.

Он берет счеты: жжжжжжжжжжжжжжжж — «Да», — соглашается он. И тут до меня доходит: он не знает чисел. Когда у тебя есть счеты, не нужно запоминать множество арифметических комбинаций; нужно просто научится щелкать костяшками вверх-вниз. Нет необходимости запоминать, что 9 + 7 = 16; ты просто знаешь, что когда прибавляешь 9, то нужно передвинуть десятичную костяшку вверх, а единичную — вниз. Поэтому основные арифметические действия мы выполняем медленнее, зато мы знаем числа.

Что такое математика? Многие не считают её самостоятельной наукой. Пожалуй, это комплимент, ибо её ранг — язык науки. Значит ли это, что математикам всё подвластно? Примеров тому множество — от открытия планет до Бозона Хигса. Простым людям математика помогает обобщать и анализировать сложные ситуации, усваивать стиль жизни, подспудно соответствующий математическим закономерностям. Может быть, самым элегантным из всех существующих.

Современная теоретическая физика в очень высокой степени полагается на симметрии, потому что, каким-то образом, "Господь запустил Вселенную" (опять-таки, я ставлю… открываю, а потом закрываю кавычки), заложив в нее глубокие принципы симметрии. Теория Всего — это попытка угадать ту симметрию, которая вероятно действовала в момент, очень близкий к рождению Вселенной, и по законам которой получились и кварки (там не только кварки, электрон, например, такие-сякие нейтрино и фотон), и структуру галактик, именно такое распределение материй во Вселенной, общие изотропные свойства Вселенной, и так далее. Другими словами, задача стоит угадать то самое уравнение, согласно которому получили ту Вселенную, которую мы получили.

Как по одному проводу или радиоканалу одновременно разговаривают миллионы? Кодовое разделение каналов CDMA (Code Division Multiple Access) на основе ортогональной системы векторов.