Come si indica una funzione e sua definizione

Sk_Anonymous
Salve, volevo discutere non tanto del concetto di funzione, quanto piuttosto del modo con il quale si è soliti indicare una funzione, in quanto ho l'impressione che ci sia un pò di confusione a riguardo.
La definizione rigorosa di funzione che ho letto in giro, e che preferisco, è la seguente:
"Si definisce funzione $f$ un insieme di coppie ordinate $(x,y)$ di oggetti in cui non ve ne siano mai due con lo stesso primo elemento". Quindi, stando a questa definizione ed a quanto si legge da wikipedia, per funzione SI INTENDE UN INSIEME DI ELEMENTI CHE GODE DI CERTE PROPRIETA'.
Innanzitutto mi rivolgo a voi matematici chiedendovi: siete d'accordo con questa definizione, cioè siete d'accordo sul fatto di chiamare funzione un insieme di coppie ordinate?

P.S: mi sto riferendo in particolare a quello che c'è scritto qui.
http://unina.stidue.net/Analisi%20Matem ... izione.pdf

Risposte
G.D.5
Perdonami ma io continuo a "sentire" il contorsionismo mentale di cui scrivevo in precedenza.

"lisdap":

...la posizione del punto materiale rispetto ad un certo sistema di riferimento fisso sul terreno è una grandezza variabile. E' chiaro che se mi riferisco ad un'altra situazione reale, la posizione può essere una grandezza costante. Se proprio vogliamo essere precisi, dovremmo parlare di "posizione dell'uccello di nome $x$ in data $y$ e all'istante $z$".


Io torno a scrivere: NO!

Io non amo la Fisica e non apprezzo il modo "disinvolto" con cui i fisici utilizzano gli strumenti che i matematici mettono a loro disposizione, perché anche la Fisica prevede un corpo di definizioni: in particolare, la parte di metrologia della Fisica raccoglie queste definizione in una specie di "vocabolario" (mi perdonino i fisici se non ne conosco il nome tecnico esatto) nel quale c'è scritto che una grandezza fisica è una caratteristica o una manifestazione di un corpo o di un fenomeno che può essere quantificata ovvero espressa per mezzo di numeri correlati ad un campione di questa caratteristica o di questa manifestazione. Che una grandezza fisica sia variabile o costante non esiste nemmeno lontanamente! Quando su un manuale di Fisica c'è scritta una cosa del tipo "... nel moto circolare uniforme la velocità (istantanea) è (in modulo) costante..." non si vuole significare che la grandezza fisica velocità istantanea è costante, si vuole significare che la misura della grandezza fisica velocità istantanea che caratterizza il moto circolare uniforme presenta una componente, quella relativa alla misura dell'intensità (o modulo) di questa grandezza, la cui misurazione nel tempo non fornisce misure diverse.
Mi rendo conto che trattasi mero tecnicismo e di puntualizzazioni che risultano più fastidiose e spocchiose che utili, ma, dato che in questo topic ne stiamo facendo una questione di principio circa il concetto di funzione e circa la sua definizione astratta esatta in Algebra, non mi sembra il caso di prenderci "licenze poetiche".

Ergo: non è che esitano grandezze fisiche costanti e grandezze fisiche variabili, esistono le grandezze fisiche e basta, che esistono in quando esiste un metodo (diretto o indiretto) che permette di misurarle ed è la misura, cioè il numero risultato dell'operazione di misura, altrimenti detta "misurazione", che può essere costante o variabile. Chiarito questo possiamo poi commettere abusi di linguaggio!

"lisdap":

Poi, nello stesso momento in cui faccio il video all'uccello, faccio un video alla lancetta del contagiri di una certa macchina che si muove sulla strada (perdona la fantasia :-D ).
A questo punto premo il tasto rewind sulle due camere, prendo una penna e un pezzo di carta e, nello stesso istante in cui registro un certo valore di posizione, registro un certo valore di giri/min. Scrivo dunque l'insieme formato da questi due valori, ${a,b}$, $a,b in RR$. Ora, se io faccio leggere ad un amico l'insieme che ho scritto, lui mi dirà: "scusa Giuseppe, ma $a$ è il valore della posizione o dei giri/min? E $b$? Allora io correggo l'insieme ${a,b}$ in $(a,b)$ e dico:"il primo elemento della coppia ordinata fa riferimento alla posizione, mentre il secondo al numero dei giri dell'auto che transitava in quel momento". Il mio amico, quindi, non avrò ora più nulla da obiettare. Mando avanti i video e ripeto questo lavoro, ottenendo un numero elevato di coppie.


Corro il rischio di sembrare un rompi palle: mi spieghi qual è la correlazione tra il volo dell'uccello e i giri per minuto registrati sulla console della macchina? In quale esperimento dovrebbe risultare di interesse per un fisico cercare di collegare due fenomeni palesemente non solo non correlati ma del tutto dissociati ed indipendenti l'uno dall'altro?

Ammesso e non concesso che esista un siffatto esperimento, di solito (cioè sempre) in Fisica si esprimono le misure accompagnandole con le unità di misura che esprimono il grado di omogeneità tra la misura effettuata e l'evento osservato, ovvero quanto senso abbia la misura riportata se riferita all'osservazione di un fenomeno caratterizzato e descritto per mezzo di determinate grandezze fisiche. Ergo nel momento in cui piazzi i valori \(a\) e \(b\), devi accompagnare ciascun valore con l'unità di misura sicché sarà alquanto improbabile che una persona che sappia "leggere" quelle misure non sappia rendersi conto di quale grandezza ciascuna misura misuri!

"lisdap":

Infine metto queste coppie in un insieme, e vedo se godono di una certa proprietà. Se è il caso, chiamo tale insieme funzione.


Diciamo che questo ci sta!
Da un punto di vista matematico non ce ne frega niente se la posizione dell'uccello e i giri per minuto del motore dell'auto siano cose correlate o meno, ci interessa che le coppie abbiano una determinata caratteristica.
Però, se vogliamo astrarre, diciamo anche che non basta dire che l'insieme delle coppie ordinate costituisce una funzione: la funzione consiste nel dato di un dominio, di un codominio e di una parte del prodotto cartesiano del dominio e del codominio ed è solo questa parte di questo prodotto cartesiano che tu hai avendo l'insieme delle coppie ordinate.

Un'altra cosa che non condivido è quando scrivi (nel precedente intervento) che "il fatto che una grandezza sia funzione di un'altra indica che la grandezza che varia, varia perché varia la grandezza di cui è funzione".
Da un punto di vista fisico questo non è mica esatto: non è mica il trascorrere del tempo che produce l'accelerazione di un corpo in caduta libera, è la forza di gravità. Il punto è che si può far corrispondere l'aumento di velocità di un corpo in caduta libera con gli istanti di tempo e quindi dire che la velocità del corpo in caduta libera varia col tempo. Ma non è il tempo la causa fisica di questa variazione di velocità. La causa fisica (lo "zampino") è (quello del)la gravità.

Infine non capisco perché mescolare i concetti: il concetto astratto di applicazione con quello empirico dell'osservazione sperimentale con quello dei fenomeni correlati con quello delle cause di un effetto fisico! Tutto questo ti ha portato a sentenziare che l'utilizzo di un concetto astratto per legare due grandezze di cui una non è la causa fisica del cambiamento dell'altra sono tali per cui una è la causa fisica dell'altra proprio perché abbiamo potuto legarle per mezzo di un concetto astratto!

Comprendi?

Sk_Anonymous
"WiZaRd":

Io non amo la Fisica e non apprezzo il modo "disinvolto" con cui i fisici utilizzano gli strumenti che i matematici mettono a loro disposizione, perché anche la Fisica prevede un corpo di definizioni: in particolare, la parte di metrologia della Fisica raccoglie queste definizione in una specie di "vocabolario" (mi perdonino i fisici se non ne conosco il nome tecnico esatto) nel quale c'è scritto che una grandezza fisica è una caratteristica o una manifestazione di un corpo o di un fenomeno che può essere quantificata ovvero espressa per mezzo di numeri correlati ad un campione di questa caratteristica o di questa manifestazione. Che una grandezza fisica sia variabile o costante non esiste nemmeno lontanamente! Quando su un manuale di Fisica c'è scritta una cosa del tipo "... nel moto circolare uniforme la velocità (istantanea) è (in modulo) costante..." non si vuole significare che la grandezza fisica velocità istantanea è costante, si vuole significare che la misura della grandezza fisica velocità istantanea che caratterizza il moto circolare uniforme presenta una componente, quella relativa alla misura dell'intensità (o modulo) di questa grandezza, la cui misurazione nel tempo non fornisce misure diverse.
Mi rendo conto che trattasi mero tecnicismo e di puntualizzazioni che risultano più fastidiose e spocchiose che utili, ma, dato che in questo topic ne stiamo facendo una questione di principio circa il concetto di funzione e circa la sua definizione astratta esatta in Algebra, non mi sembra il caso di prenderci "licenze poetiche".

Innanzitutto ti ringrazio per la risposta. Tra il mio pensiero e il tuo ci sono molte differenze. Io non metto assolutamente in dubbio ciò che sai, però, come la maggior parte dei matematici, ho l'impressione che accetti la definizione di funzione, il concetto di coppia ordinata ecc... senza chiederti minimamente quali sono i motivi che hanno spinto lo scienziato a formalizzare queste cose. E' impossibile che un tizio si è svegliato un giorno e gli sono venute in mente queste cose. Io, in quanto aspirante ingegnere, mi sforzo di comprendere tali motivazioni e di cercare di ricostruire il percorso che ha portato alla formalizzazione di un certo concetto: per me imparare la definizione di funzione senza sapere perchè è nato il concetto di funzione non ha alcun senso. Un matematico costruisce le sue conoscenze su dei pilastri che egli accetta cosi come sono.
Ad un matematico la domanda "perchè qualcuno un bel giorno ha parlato di coppia ordinata" non gli interessa, e la reputa priva di significato, cosi come accade per molte domande di questa natura che io faccio su questo forum.
E poi mi innervosisce la netta separazione che alcuni utenti di questo forum, tra cui anche tu, fanno tra matematica e fisica, ritenendole ognuna indipendente dall'altra. Per me non è così, ma non lo dico io, visto che i più grandi scienziati erano dei tuttofare (matematici, fisici, ingegneri, ecc..).


"WiZaRd":

Corro il rischio di sembrare un rompi palle: mi spieghi qual è la correlazione tra il volo dell'uccello e i giri per minuto registrati sulla console della macchina? In quale esperimento dovrebbe risultare di interesse per un fisico cercare di collegare due fenomeni palesemente non solo non correlati ma del tutto dissociati ed indipendenti l'uno dall'altro?

ho fatto questo esempio per esprimere la generalità del concetto di funzione.

"WiZaRd":

Diciamo che questo ci sta!
Da un punto di vista matematico non ce ne frega niente se la posizione dell'uccello e i giri per minuto del motore dell'auto siano cose correlate o meno, ci interessa che le coppie abbiano una determinata caratteristica.
Però, se vogliamo astrarre, diciamo anche che non basta dire che l'insieme delle coppie ordinate costituisce una funzione: la funzione consiste nel dato di un dominio, di un codominio e di una parte del prodotto cartesiano del dominio e del codominio ed è solo questa parte di questo prodotto cartesiano che tu hai avendo l'insieme delle coppie ordinate.

Certo.
"WiZaRd":

Un'altra cosa che non condivido è quando scrivi (nel precedente intervento) che "il fatto che una grandezza sia funzione di un'altra indica che la grandezza che varia, varia perché varia la grandezza di cui è funzione".
Da un punto di vista fisico questo non è mica esatto: non è mica il trascorrere del tempo che produce l'accelerazione di un corpo in caduta libera, è la forza di gravità. Il punto è che si può far corrispondere l'aumento di velocità di un corpo in caduta libera con gli istanti di tempo e quindi dire che la velocità del corpo in caduta libera varia col tempo. Ma non è il tempo la causa fisica di questa variazione di velocità. La causa fisica (lo "zampino") è (quello del)la gravità.

però ci sono delle situazioni in cui quello che ho scritto è vero. Pensa alla portata di un rubinetto e al valore dell'angolo di apertura del rubinetto. Se io faccio variare tale angolo, la portata varierà, e la variazione dell'angolo di apertura è la causa della variazione della portata.

"WiZaRd":

Infine non capisco perché mescolare i concetti: il concetto astratto di applicazione con quello empirico dell'osservazione sperimentale con quello dei fenomeni correlati con quello delle cause di un effetto fisico!
Comprendi?

Perchè il concetto astratto è appunto nato dall'osservazione dei fatti, ecco perchè mi ostino a mescolarli.

In ogni caso le mie domande, alle quali nessuno ha dato una risposta precisa, sono brevi e molto semplici:
1) Quando in analisi si dice "consideriamo la funzione $y=3x$, in realtà si sta dicendo: consideriamo quell'insieme di coppie ordinate che coincide con l'insieme di coppie ordinate che risolvono l'equazione $y=3x$"?
2) Perchè poi si dice anche spesso: "consideriamo la funzione $3x$"?
Potremmo non essere d'accordo sulla "genesi" del concetto di funzione, anzi, forse tu la reputi una questione priva di interesse; però, ti prego, rispondimi in maniera precisa alle ultime due domande.
Grazie e buona giornata :smt023

G.D.5
"lisdap":



Innanzitutto ti ringrazio per la risposta. Tra il mio pensiero e il tuo ci sono molte differenze. Io non metto assolutamente in dubbio ciò che sai, però, come la maggior parte dei matematici, ho l'impressione che accetti la definizione di funzione, il concetto di coppia ordinata ecc... senza chiederti minimamente quali sono i motivi che hanno spinto lo scienziato a formalizzare queste cose. E' impossibile che un tizio si è svegliato un giorno e gli sono venute in mente queste cose. Io, in quanto aspirante ingegnere, mi sforzo di comprendere tali motivazioni e di cercare di ricostruire il percorso che ha portato alla formalizzazione di un certo concetto: per me imparare la definizione di funzione senza sapere perchè è nato il concetto di funzione non ha alcun senso. Un matematico costruisce le sue conoscenze su dei pilastri che egli accetta cosi come sono.
Ad un matematico la domanda "perchè qualcuno un bel giorno ha parlato di coppia ordinata" non gli interessa, e la reputa priva di significato, cosi come accade per molte domande di questa natura che io faccio su questo forum.
E poi mi innervosisce la netta separazione che alcuni utenti di questo forum, tra cui anche tu, fanno tra matematica e fisica, ritenendole ognuna indipendente dall'altra. Per me non è così, ma non lo dico io, visto che i più grandi scienziati erano dei tuttofare (matematici, fisici, ingegneri, ecc..).
[/quote]

Sono d'accordo che non è possibile che un tizio una mattina si sia svegliato ed abbia iniziato la giornata dicendo "Siano \(S\) e \(T\) due insiemi non vuoti: si dice applicazione...", però non penso nemmeno che la definizione di applicazione come insieme di coppie ordinate sia arrivata in seguito ad osservazioni empiriche effettuate in altre discipline scientifiche che hanno spinto alla necessità di determinare una correlazione tra le cose osservate. Penso che dopo le osservazioni empiriche che hanno prodotto il problema di correlare le cose osservate si sia giunti a definire le funzioni senza definirle, ovvero pensandole come leggi che associano elementi ad altri elementi, e che, in seguito alla crisi fondazionale della Matematica ed alla successiva ristrutturazione della stessa sulla Teoria degli Insiemi per quanto concerne il suo aspetto fondazionale, si sia poi arrivati alla definizione astratta di applicazione. Ma questo è quello che immagino io.

Al che tu potresti chiedermi perché con tanta disinvoltura tiro fuori quello che semplicemente immagino senza sapere se è andata effettivamente come immagino. Al che io ti risponderei che è esattamente quello che stai facendo tu! Nel momento in cui tu ci chiedi se è corretto dire quello che hai scritto a proposito del collegamento tra l'esperimento dell'uccellino e della macchina e il concetto di funzione perché vuoi capirne la genesi, perché vuoi capire i motivi per i quali ci si è inventati questo "coniglio nel cilindro", ci stai chiedendo se quello che immagini risponde a verità o no, ci stai chiedendo se la tua percezione delle motivazioni pratiche che hanno portato all'introduzione di un certo concetto è più o meno rispondente al vero.

Ovviamente nel momento in cui si fa una domanda del genere, a meno che uno non pensi che il concetto di funzione (o di quello che è) sia nato dalla necessità di contare gli asini che volano, se uno espone una teoria ragionevole (cioè il concetto è nato da necessità pratiche), la risposta non può essere che chi fa la domanda è un visionario. Ma non può essere nemmeno che chi fa la domanda ha centrato il punto. Credo che la risposta più corretta sia quella che invita ad andare a studiare un po' di storia della Matematica. Ma a che serve studiare la storia della Matematica, l'evoluzione di un concetto dalla sua forma embrionale, casereccia ed elementare se non si accetta prima l'astrazione del concetto e la sua forma ideale? Come si fa a comprendere il nesso tra il concetto "terra-terra" ed il concetto astratto se prima non ci si abitua al concetto astratto? E come si fa ad abituarsi al concetto astratto se prima non ci si abitua al fatto che il concetto astratto a seconda degli ambiti possa essere trattato in modo più "user friendly"?

Credo che tu commetta l'errore di ritenere che la Matematica "Elementare" sia una Matematica "elementare", quindi commetti l'errore di volere interpretare la genesi del concetto nel momento in cui vedi che il concetto è espresso in un modo ed usato in un altro e questo fatto ti sembra costituire un'incongruenza alla base del concetto in questione.

Credo che sarebbe più opportuno comprendere prima il concetto astratto e quello pratico, capire il perché della necessità dell'uno e dell'altro ed infine prendere un libro di storia della Matematica e leggere come sono andate le cose.

"lisdap":


però ci sono delle situazioni in cui quello che ho scritto è vero. Pensa alla portata di un rubinetto e al valore dell'angolo di apertura del rubinetto. Se io faccio variare tale angolo, la portata varierà, e la variazione dell'angolo di apertura è la causa della variazione della portata.
[/quote]

Giusto. Ma come l'avevi messa giù sembrava che fosse una cosa valida in generale.

"lisdap":