Número

Recuerdo del primer mensaje :

Un número es una entidad abstracta que representa una cantidad (de una magnitud). El símbolo de un número recibe el nombre de numeral o cifra. Los números se usan en la vida diaria como etiquetas (números de teléfono, numeración de carreteras), como indicadores de orden (números de serie), como códigos (ISBN), etc. En matemática, la definición de número se extiende para incluir abstracciones tales como números fraccionarios, negativos, irracionales, trascendentales y complejos.

Los números complejos eran en pocos casos aceptados como coeficientes de ecuaciones (M. Stifel (1487-1567), S. Stevin (1548-1620)) y por casi ninguno (S. Stevin) como raíces, llamándolos ficticios. A pesar de esto Cardano (1501-1576) conoce la regla de los signos y Bombelli (1526-1573) las reglas aditivas a través de haberes y débitos, pero se consideran manipulaciones formales para resolver ecuaciones, sin entidad al no provenir de la medida o el conteo.
Cardano en la resolución del problema dividir 10 en dos partes tales que su producto valga 40 obtiene como soluciones (en su notación 5p:Rm:15) y (en su notación 5m:Rm:15), soluciones que consideró meras manipulaciones "sutiles, pero inútiles".
En la resolución de ecuaciones cúbicas con la fórmula de Cardano-Tartaglia, aunque las raíces sean reales, aparecen en los pasos intermedios raíces de números negativos. En esta situación Bombelli dice en su Álgebra que tuvo lo que llamó "una idea loca", esta era que los radicales podían tener la misma relación que los radicandos y operar con ellos, tratando de eliminarlos después. En un texto posterior en 20 años utiliza p.d.m. ( + i) para y m.d.m. ( − i) para dando las reglas para operar con estos símbolos añadiendo que siempre que aparece una de estas expresiones aparece también su conjugada, como en las ecuaciones de 2º grado que resuelve correctamente. Da un método para calcular a + bi.

Aunque se encuentra un uso más que casual de las fracciones decimales en la Arabia medieval y en la Europa Renacentista, y ya en 1579 Vieta (1540-1603) proclamaba su apoyo a éstas frente a las sexagesimales, y las aceptaban los matemáticos que se dedicaban a la investigación, su uso se generalizó con la obra que Simón Stevin publicó en 1585 De Thiende (La Disme). En su definición 1ª dice que la Disme es un especie de aritmética que permite efectuar todas las cuentas y medidas utilizando únicamente números naturales. En las siguientes define nuestra parte entera: cualquier número que vaya el primero se dice comienzo y su signo es (0), (1ª posición decimal 1/10). El siguiente se dice primera y su signo es (1) (segunda posición decimal 1/100). El siguiente se dice segunda (2). Es decir, los números decimales que escribe: 0,375 como 3(1)7(2)5(3), ó 372,43 como 372(0)4(1)3(2). Añade que no se utiliza ningún número roto (fracciones), y el número de los signos, exceptuando el 0, no excede nunca a 9.
Esta notación la simplificó Jost Burgüi (1552-1632) eliminando la mención al orden de las cifras y sustituyéndolo por un "." en la parte superior de las unidades 372·43, poco después Magín (1555-1617) usó el "." entre las unidades y las décimas: 372.43, uso que se generalizaría al aparecer en la Constructio de Napier(1550-1617) de 1619. La "," también fue usada a comienzos del siglo XVII por el holandés Willerbrod Snellius: 372,43.

Su antecedente es un método de demostración, llamado inducción completa, por aplicación reiterada de un mismo silogismo que se extiende indefinidamente y que usó Maurolyco (1494-1575) para demostrar que la suma de los primeros n números naturales impares es el cuadrado del n-ésimo término, es decir . Pascal (1623-1662) usó el método de inducción matemática, en su formulación abstracta, tal y como lo conocemos hoy para probar propiedades relativas al triangulo numérico que lleva su nombre. La demostración por inducción consta siempre de dos partes: el paso base y el paso inductivo, los cuales se describen a continuación en notación moderna:
Si S es un subconjunto de los números naturales (denotado por ) donde cada elemento n cumple la propiedad P(n) y se tiene que
0 pertenece a S.
El hecho de que n sea un miembro de S implica que n + 1 también lo es.
entonces , es decir que todos los números naturales n tienen la propiedad P(n).
De manera intuitiva se entiende la inducción como un efecto dominó. Suponiendo que se tiene una fila infinita de fichas de dominó, el paso base equivale a tirar la primera ficha; por otro lado, el paso inductivo equivale a demostrar que si alguna ficha se cae, entonces la ficha siguiente también se caerá. La conclusión es que se pueden tirar todas las fichas de esa fila.

Esta interpretación suele ser atribuida a Gauss (1777-1855) que hizo su tesis doctoral sobre el teorema fundamental del álgebra, enunciado por primera vez por Harriot y Girard en 1631, con intentos de demostración realizados por D’Alembert, Euler y Lagrange, demostrando que las pruebas anteriores eran falsas y dando una demostración correcta primero para el caso de coeficientes, y después de complejos. También trabajó con los números enteros complejos que adoptan la forma a + bi, con a y b enteros. Este símbolo i para fue introducido por primera vez por Euler en 1777 y difundido por Gauss en su obra “Disquisitiones arithmeticae” de 1801.
La representación gráfica de los números complejos había sido descubierta ya por Caspar Wessel (1745-1818) pero pasó desapercibida, y así el plano de los números complejos se llama “plano de Gauss” a pesar de no publicar sus ideas hasta 30 años después.
Desde la época de Girard (mitad siglo XVII) se conocía que los números reales se pueden representar en correspondencia con los puntos de una recta. Al identificar ahora los complejos con los puntos del plano los matemáticos se sentirán cómodos con estos números, ver es creer.

La distinción entre números irracionales algebraicos y trascendentes data del siglo XVIII, en la época en que Euler demostró que e y e2 son irracionales y Lambert que lo es π. Los trabajos de Legendre sobre la hipótesis de que π podía no ser raíz de una ecuación algebraica con coeficientes racionales, señalaron el camino para distinguir distintos tipos de irracionales. Euler ya hacía esta distinción en 1744 pero habría que esperar casi un siglo para que se estableciera claramente la existencia de los irracionales trascendentes en los trabajos de Liouville, Hermite y Lindeman.
Liouville (1809-1882) demostró en 1844 que todos los números de la forma a1 / 10 + a2 / 102! + a3 / 103! + ... (p.e. 0,101001.....) son trascendentes.
Hermite (1822-1901) en una memoria “Sobre la función exponencial” de 1873 demostró la trascendencia de e probando de una forma muy sofisticada que la ecuación: c0 + c1e + ...... + cnen = 0 no puede existir.
Lindeman (1852-1939) en la memoria “Sobre el número e” de 1882 prueba que el número e no puede satisfacer la ecuación: c1ex + c2ex + ............ + cnex = 0 con x y ci algebraicos, por tanto la ecuación eix + 1 = 0 no tiene solución para x algebraico, pero haciendo x = π tenemos eπi + 1 = 0, entonces x = πi no puede ser algebraico y como i lo es entonces π es trascendente.
El problema 7 de Hilbert (1862-1943) que plantea si ab, con a algebraico distinto de cero y de uno, y b irracional algebraico, es trascendente fue resuelto afirmativamente por Gelfond (1906-1968) en 1934. Pero no se sabe si son trascendentes o no: ee,, , ... Sin embargo e y 1/e sí que son trascendentes.

Hasta mediados del siglo XIX los matemáticos se contentaban con una comprensión intuitiva de los números y sus sencillas propiedades no son establecidas lógicamente hasta el siglo XIX. La introducción del rigor en el análisis puso de manifiesto la falta de claridad y la imprecisión del sistema de los números reales, y exigía su estructuración lógica sobre bases aritméticas.
Bolzano había hecho un intento de construir los números reales basándose en sucesiones de números racionales, pero su teoría pasó desapercibida y no se publicó hasta 1962. Hamilton hizo un intento, haciendo referencia a la magnitud tiempo, a partir de particiones de números racionales:
si ,
cuando
y si
cuando
pero no desarrolló más su teoría.
Pero en el mismo año 1872 cinco matemáticos, un francés y cuatro alemanes, publicaron sus trabajos sobre la aritmetización de los números reales:
Charles Meray (1835-1911) en su obra “Noveau preçis d’analyse infinitesimale” define el número irracional como un límite de sucesiones de números racionales, sin tener en cuenta que la existencia misma del límite presupone una definición del número real.
Hermann Heine (1821-1881) publicó, en el Journal de Crelle en 1872, su artículo "Los elementos de la teoría de funciones", donde proponía ideas similares a las de Cantor, teoría que en conjunto se llama actualmente "teoría de Cantor-Heine".
Richard Dedekind (1831-1916) publica su “Stetigkeit und irrationale zahlen”. Su idea se basa en la continuidad de la recta real y en los “agujeros” que hay si sólo consideramos los números racionales. En la sección dedicada al “dominio R” enuncia un axioma por el que se establece la continuidad de la recta: “cada punto de la recta divide los puntos de ésta en dos clases tales que cada punto de la primera se encuentra a la izquierda de cada punto de la segunda clase, entonces existe un único punto que produce esta división”. Esta misma idea la utiliza en la sección “creación de los números irracionales” para introducir su concepto de “cortadura”. Bertrand Russell apuntaría después que es suficiente con una clase, pues esta define a la otra.
Georg Cantor (1845-1918). Define los conceptos de: sucesión fundamental, sucesión elemental, y límite de una sucesión fundamental, y partiendo de ellos define el número real.
Karl Weierstrass (1815-1897). No llegó a publicar su trabajo, continuación de los de Bolzano, Abel y Cauchy, pero fue conocido por sus enseñanzas en la Universidad de Berlín. Su caracterización basada en los “intervalos encajados”, que pueden contraerse a un número racional pero no necesariamente lo hacen, no es tan generalizable como las anteriores, pero proporciona fácil acceso a la representación decimal de los números reales.