לימוד ברשת הוא היום אחד הטרנדים הכי מוצדקים שיש. בית הספר, כמו שאאוריקה מוכיחה יום יום, הוא לא המקום הבלעדי ואולי אף לא הטוב ביותר ללמוד היום. הרשת מכילה חומרי לימוד לכל רמה ולכל תחום אפשרי. רק צריך לבחור ולהחליט שלא מתייאשים.

אגב, זה העניין העיקרי, כי היום לומדים ברשת ובחינם אפילו קורסים אקדמיים של האוניברסיטאות היוקרתיות ביותר בעולם. הצרה היא שכמעט כולם נושרים בדרך ובממוצע מדהים ומבייש - רק 5% מאלו שהתחילו קורס כזה מסיימים אותו...

נחזור אלינו. אוסף הסרטונים של אלי נצר "שיעורטון" מציע לימוד מתמטיקה לתיכון בצורה קלה וידידותית. אלי, מורה למתמטיקה בתיכון בתל אביב, שילב את המילים שיעור וסרטון ויוצר בכל נושא סרטון קצר שמסביר ומלמד בקלות את הבעיה.

היתרונות של הלימוד עם הסרטונים הללו הוא שכל אחד יכול ללמוד את הנושא שהוא צריך, בזמן, בקצב ובמקום המתאים לו.

באתר "שיעורטון" יש מגוון ענק של שיעורטונים מתמטיים. הללו מסודרים וממויינים לפי תוכניות הלימוד ושאלוני הבגרות השונים.

הצפייה בסרטונים היא לגמרי בחינם. הלומדים יוכלו למצוא בכל דף שאלון גם פתרונות מלאים לשאלות הבגרות במתמטיקה, כשהם ממויינים לפי נושאים. כול הכבוד אלי!


הנה המורה שמלמד מתמטיקה באמצעות סרטוני לימוד מקוונים, אלי נצר (עברית):

https://youtu.be/En9Iv-I1Gbc

סטטיסטיקה היא תחום ידע שבו אוספים ומנתחים מידע כמותי, כדי להסיק מסקנות. כך למשל אוספים נתונים על אזרחי המדינה ומנתחים אותם וכך לומדים על חייהם, עיסוקיהם, מצבם הכלכלי ועוד. או שאוספים את נתוני הקליעה של שחקני כדורסל ואחרי ניתוח מגיעים למסקנות על הבולטים שבהם ואלו שעושים עבודה פחות טובה.

הסטטיסטיקה נחשבת מדע שאינו ניסויי, אך היא משרתת היטב את אנשי המדע. הסטטיסטיקאים משתמשים בכלים מתמטיים כדי לטפל בנתונים שלקוחים במרבית המקרים מהתחומים המדעיים של מדעי הטבע ומדעי החברה ומסייעים לגלות בהם דברים חשובים, שיכולים לתרום מאד.

אך לסטטיסטיקה יש גם מגבלות לא קטנות. למשל בכך שהיא עובדת טוב על מספרים גדולים ודי רע על מספרים קטנים. לדוגמה, הבה נביט על אדם שרגלו האחת בגיגית מים רותחים ורגלו השנייה בגיגית של מים קפואים. על פי הסטטיסטיקה יהיה מצבו טוב, שכן ממוצע החום שבין המים הרותחים והמים הקפואים יהיה נורמלי. עם זאת, ברור לנו שבמציאות אדם כזה יסבול מאד... אולי משום כך היה מי שהעיד שאמר פעם בנג'מין ד'יזראלי, ראש ממשלת בריטניה, "יש שלושה סוגי שקרים: שקרים, שקרים גסים וסטטיסטיקה"...

דוגמה נוספת לבעיה של הסטטיסטיקה היא היכולת לנבא ממדגם קטן על האוכלוסיה כולה. למשל, לא פעם חוזים הסוקרים הפוליטיים את תוצאות הבחירות. הם עושים זאת בעזרת מדגם (קבוצה קטנה שאמורה לייצג את האוכלוסיה כולה). אך לא פעם, עם פרסום תוצאות האמת, מסתבר שהם טעו. ברוב המקרים הסיבה לכך היא שסטטיסטיקה היא מנבא מוגבל ולא תמיד מדויק של המציאות.


הנה דוגמאות קטנות למסקנות מעולם הסטטיסטיקה (עברית):

https://youtu.be/o4oM-7UOYRQ


סרטון שמדגים כמה שסטטיסטיקה יכולה להטעות כשמבינים ממנה דברים לא נכונים (עברית):

http://youtu.be/cKHAfiqHwZc


הסבירות הגדולה שסטטיסטיקה תטעה (מתורגם):

https://youtu.be/sxYrzzy3cq8


והסטודנטים לסטטיסטיקה באוניברסיטה (עברית):

https://youtu.be/b-k13rnRFcU

כנער במאה ה-17, שרצה לבלות זמן רב יותר עם אביו העסוק בחישובי מיסים עבור מלך צרפת, הוא המציא מכונת חישוב מכנית שתקל על אביו את החישובים החשבוניים ותפנה לו זמן לשחק איתו - עם בנו, בלז פסקל (Blaise Pascal).

ואכן, גם כשגדל היה הצרפתי בְּלֶז פסקל איש מדע רב-תחומי פעיל ומבריק. הוא פעל כמתמטיקאי, פיזיקאי ופילוסוף. מי שכבר מילדותו התעניין במספרים ובחשבון, הצליח ללמד את עצמו את חוקי הגאומטריה ומצא פתרונות מקוריים לבעיות גאומטריות שחלקן העסיקו מתמטיקאים מבוגרים. כמי שהחל מוקדם, הוא גם מת מוקדם. בגיל 39 הוא סיים את חייו, ובכל זאת הספיק לא מעט.

פסקל השתמש בכל כשרונו המתמטי כדי לבנות את מכונת החישוב המכאנית, אולי הראשונה בהיסטוריה - מכונת ה"פסקלין". המכונה שפיתח כדי לסייע בחישובי המס של אביו, נציב מס מטעם המלך, הייתה גאונית לזמנה וידעה לבצע פעולות חיבור וחיסור באמצעות גלגלי שיניים.

במאה ה-20 ידעו ראשוני המחשב להוקיר אותו כשקראו על שמו את שפת התכנות "פסקל".

אבל פסקל המגוון לא עסק רק במכונות חישוב שהקדימו את זמנן. הוא גם ניסח את הבסיס לתורת ההסתברות, ביחד עם המתמטיקאי פרמה. תורת ההסתברות שיצרו השניים היא מיסודות המדע המודרני.


הנה קצת על פסקל:

https://youtu.be/vu0nVuntD7g


סרטון על חייו:

https://youtu.be/IDMdnJDN1f4


הסבר המשולש של פסקל (ללא מילים):

http://youtu.be/YUqHdxxdbyM


והביוגרפיה המורחבת מעט של פסקל:

https://youtu.be/Tu1xNSEemuc

אם ניקח שטרות כסף עשויי נייר ונניח אותם זה על זה, כשכל פעם אנו מכפילים את מספר השטרות שלפנינו פי שניים, נקבל כבר אחרי 42 הכפלות הר של שטרות, כה גבוה עד שיגיע מפני הקרקע של כדור הארץ ועד לירח - מרחק מדהים של 380 אלף קילומטרים!

המספר המדהים הזה נובע מהגידול המעריכי (Exponential growth) של מספר השטרות.

גידול מעריכי, גדילה אקספוננציאלית, גדילה מעריכית, צמיחה מעריכית, גידול גאומטרי, טור גאומטרי ועוד הרבה שמות דומים - כולם מייצגים קצב גידול תלול במיוחד, שגדל בהכפלות ומשום כך הוא מהיר במיוחד.

לגידול האקספוננציאלי יש דוגמאות רבות בטבע. מסתבר שאם לא יאיימו עליהם מחלות או טורפים, תגדל אוכלוסיית החיידקים גדילה מעריכית, שתחדול לגדול רק כשייגמרו חומרי המזון על פני כדור הארץ, או שתורעל מחומרי הפסולת שהיא תשאיר אחריה.

באופן דומה יגדלו בגידול אקספוננציאלי גם אוכלוסיות של וירוסים שאין מולם חיסון (כמו שגילינו בהתפשטות המהירה של וירוס הקורונה), בשמרים שהם פטריות ומתפתחים במהירות ובחרקים שבבית הגידול שלהם יש מזון ואין איום עליהם.

גם בני אדם משתמשים בצמיחה מעריכית שכזו, במיזמים אנושיים שונים. "חוק מור" למשל, קבע שמהירות המחשבים מוכפלת כל שנה וחצי, מה שהופך את מהירותם לצומחת צמיחה אקספוננציאלית. כך גם מתנהגת ריבית דריבית, שנותנת החזר מעריכי למלווים, בתנאי כמובן שהתנאים נשארים קבועים, כולל שער הריבית.

משווקים בשיווק רב-שכבתי, כמו גם נוכלים ב"תרמיות פונזי" וב"משחקי פירמידה" - גם הם בונים את העיסקה על כך שכל מצטרף מגייס מספר אנשים, שיגייסו כל אחד כמה אחרים וכך הלאה. כך צומחת ההכנסה של כל משתתף, לא רק מרווחיו שלו, אלא גם מהמתגייסים שיצטרפו במורד השרשרת שמתחתיו - מגוייסיו, מגוייסיהם וכל מי שיגויס בהמשך.

בפיסיקה התגלה שבתגובת שרשרת גרעינית, שהיא הבסיס לכלי נשק גרעיני, פוגע כל גרעין אורניום שעבר ביקוע גרעיני, בגרעינים אחרים וגורם לביקועם, מה שיגרום לכל אחד מהם לפגוע בגרעינים אחרים ולבקעם וחוזר חלילה. אז אתם כבר יודעים איזו גדילה זו שיוצרת את הפיצוץ הנורא הזה - גדילה מעריכית, או בלעז: גידול אקספוננציאלי.


הנה סרטון שמדגים את הגדילה המעריכית (מתורגם):

https://youtu.be/AmFMJC45f1Q


התחזית של מלתוס מסוף המאה ה-19 על התפוצצות עתידית של אוכלוסיית העולם:

http://youtu.be/vZVOU5bfHrM


הכלכלה - האם היא תצמח לנצח?

https://youtu.be/mT3P0YSNonE


הסבר מתמטי (עברית):

https://youtu.be/6HsnjP0NzfE


יש מי שמסביר בעזרת הצמיחה המעריכית מדוע כדאי לבנות מסגרות פוליטיות "ללא כוכבים" (עברית):

https://youtu.be/Exg6ZdUpvkw


ושיעור באקדמיית קאן על גדילה מעריכית (עברית):

https://youtu.be/VZTDP9MvqLw?long=yes

הפאי הוא מספר אי רציונאלי, מציין את היחס בין היקף מעגל לקוטרו. זהו מספר מסתורי, שמתמטיקאים וחובבי מתמטיקה מוקסמים ממנו כבר דורות רבים. ערכו של פאי שווה בקירוב ל 3.14.

הפאי מסומן באות היוונית π. הבבלים, ממציאי הגלגל, גילו אותו כבר לפני ששת אלפים שנה. התגלית של התופעה המרתקת של פאי, הייתה שבכל גודל מעגל שהוא, תוצאת החילוק של היקף המעגל ברדיוס שלו תהיה תמיד אותו המספר. 4000 שנה אחריהם, הצליחו מדעני מצרים העתיקה להגיע לערך מקורב של פאי. ארכימדס היווני הציג לראשונה, כבר במאה ה-3 לפני הספירה, שיטה שמאפשרת לאמוד את π.

הראשון שהצליח לחשב את פיי בדיוק גבוה היה אויילר. פיתוח החשבון הדיפרנציאלי והאינטגרלי סייע לו מאד והוא חישב את פאי עד 153 ספרות אחרי הנקודה. כמו הרבה דברים שאויילר תרם למתמטיקה, הוא גם זה שהעניק לפיי את שמו.

כיום, בעידן המחשב, המתמטיקאים עובדים על אלגוריתמים ונוסחאות אלגנטיות לחישוב פאי. השיא שנקבע עד 2011 הוא של 10 טריליון ספרות אחרי הנקודה!


הנה סרטון על משמעותו של הפיי (מתורגם):

http://youtu.be/9a5vHXsUvUw?t=13s


שיר לימודי באנגלית, להיכרות עם חישוב פאי:

http://youtu.be/eiHWHT_8WrE


מלחין שהחליט להלחין את המספר וכך לזכור אותו:

https://youtu.be/wM-x3pUcdeo


והביטוי המוסיקלי של המספר פאי ויחס הזהב שבנוי עליו:

https://youtu.be/9mozmHgg9Sk?long=yes

רקורסיה היא קצת מורכבת להסבר אבל מאד פשוטה להבנה. מגדירים אותה כמיקוד של בעיה כללית אל בעיה "קטנה" יותר, אך זהה לזו המקורית. כך גם הגדרה רקורסיבית היא הגדרה שחייבת לפנות לאותה הגדרה, אבל בתנאים שונים. ותמיד יהיה שם תנאי עצירה, כדי שהרקורסיה לא תהיה אינסופית..

הגדרה אחרת לרקורסיה היא "הגדרת בעיה במונחים של עצמה".

רוצים דוגמה:
"אם הבנת מהי רקורסיה, חזור אל הדף ממנו הגעת. אם לא – קרא בדף זה מהי רקורסיה".

הדוגמה הזו מסבירה בדיוק את הרקורסיה, כי תנאי העצירה הוא "אם הבנת.." ואם לא אז חוזרים לאותה דוגמה כדי ללמוד מהי רקורסיה מחדש ולבסוף מבינים שהרקורסיה היא מה שאתה מתבקש לעשות..

גם מתכנתים משתמשים ברקורסיה והם מתארים פונקציה רקורסיבית כ"פונקציה שקוראת לעצמה". היא קוראת לעצמה עד שלא ניתן יותר לעשות זאת. נכון היה יותר לומר שפונקציה כזו קוראת לעותק של עצמה.

לרוב נותנים לרקורסיה כזו את הדוגמה של חישוב n-עצרת במתמטיקה (=מכפלת 1 כפול 2 כפול 3… עד כפול n).

ואגב, הנה משפט משעשע ונכון: "כדי להגדיר רקורסיה, קודם-כל צריך להגדיר רקורסיה.."


הנה סרטון שמדגים איך רקורסיה עובדת כשעושים בעזרתה גרפיקה ממוחשבת:

http://youtu.be/ghZKKaZkzrE


כניסה פנימה לפרקטל - צורה גרפית שנקראת "משולש סירפינסקי" שנבנתה בפונקציה רקורסיבית:

http://youtu.be/P5EkdJRtF-4


והסבר למתכנתים (עברית):

https://youtu.be/B19qH3XFnxY?long=yes

הפילוסוף, הפיזיקאי והמתמטיקאי הצרפתי בְּלֶז פסקל (Blaise Pascal) המציא למעשה את המחשב המכני הראשון בהיסטוריה. מכונת החישוב שבנה בשנת 1642 היא המחשב הראשון שידע לבצע פעולות חשבוניות כלשהן.

במשך כ-15 שנים מחייו בנה בלייז פסקאל מכונות חישוב שונות. היום מכנים אותן מכונות החישוב של פסקל (Pascal's calculators) והן הלכו והשתכללו. אולם "המחשב של פסקל", או "הפסקלין" כמו שקראו לו מאוחר יותר, נחשב באותה תקופה לגימיק או לאטרקציה בידורית.

למעט הממציא, איש לא התייחס למכונת החישוב שלו ברצינות מספקת. אולי זה משום שלא היה לה שימוש של ממש. ואגב, גם לשימוש מסחרי היא הייתה יקרה מדי.

מכונת החישוב של פסקאל, שנבנו ממנה כ-50 יחידות בלבד, ביצעה פעולות חשבוניות פשוטות כמו חיבור וחיסור. היא אפילו ידעה להעביר ספרות מושאלות - ספרות שיעברו לעשיריה הבאה, ממש כמו בתרגילים כתובים, מעמודה לעמודה.

במהלך השנים הבאות תשוכלל הפסקלין על ידי המתמטיקאי הגרמני גוטפריד לייבניץ, שיוסיף לה את האפשרות לפעולת הכפל.


כך פעלה מכונת החישוב של בלייז פסקאל:

http://youtu.be/3h71HAJWnVU


וקיצור חייו של בלז פסקאל:

https://youtu.be/IDMdnJDN1f4

האם שאלתם את עצמכם פעם למה כדאי ללמוד מתמטיקה? - אם היה לכם ספק, אולי תסייע לכם האגדה שמסופרת בצורות שונות על ממציא משחק השחמט שהוזמן אל קיסר סין. הקיסר שאל מה ירצה כאות תודה על המשחק המופלא. לממציא השחמט הייתה בקשה מוזרה ודי צנועה: תן לי גרגרי אורז על משבצות לוח השחמט, כשבכל משבצת יש כמות כפולה של גרגרים מהקודמת לה - גרגיר אורז על המשבצת הראשונה, שני גרגירים על השנייה, ארבעה במשבצת השלישית וכן הלאה.

הקיסר, שהתרגל לבקשות גדולות יותר, שאל אם זה כל מה שירצה והממציא השיב לו בצניעות שדי לו בגרגירי האורז שביקש. "כמה טיפש יכול אדם להיות..." חשב ודאי הקיסר והסכים לבקשתו.

אבל מה גדול היה ההבדל שבין הקיסר הבור והממציא החכם. כל בעל ידע בסיסי במתימטיקה יזהה בחישוביו שהכמות של האורז שתונח על לוח השחמט היא בלתי נתפסת וגדלה באופן אקספוננציאלי, דוגמה מצוינת לגידול מעריכי בחשבון - מגרגר אחד ושני גרגרים במשבצות הראשונות תגדל הכמות לקילוגרם אורז במשבצת ה-15, טון אורז במשבצת ה-25, 1000 טון במשבצת ה-35 וכך הלאה.. במשבצת ה-55 יונח כל יבול האורז השנתי של העולם כולו ובמשבצת האחרונה תצטרך להיות כמות אורז שהיא גדולה מכל האורז שגדל אי-פעם בתולדות האדם!

אז אם יש לכם תכניות להמציא משהו גאוני והשליט שלכם הוא נדיב במיוחד, אולי כדאי לשקוד על לימודי המתמטיקה.


#דיון בכמות האורז
חישוב שקיבלנו ממשתמש אאוריקה מציע הסתייגות מתמטית מעניינת. הנה דבריו:

"קילוגרם אורז מכיל 45,000 גרגרים בממוצע. היבול השנתי של האורז בעולם הוא 700 מליון טון בממוצע של העשור האחרון. שהם 31.5E15 גרגרים.
הפרס הנדרש הוא 2^64, שזה סיכום של כל חזקות שתיים מאפס ועד 63. = 18.4E18
סך כל הפרס שווה ל-585 שנות גידול אורז. בהנחה שגידול האורז עלה עם השנים, ניתן להניח שכמות האורז שגדלה בששת אלפים שנות קיום העולם תספיק לממציא שלנו..."

אנו שואלים אתכם האם לדעתכם הכמות השנתית של ימינו היא זהה לכמות השנתית בעולם לפני אלף, אלפיים וששת אלפים שנה?"


הנה סרטון שמספר על אגדת האורז ולוח השחמט:

http://youtu.be/t3d0Y-JpRRg


וסרטון נוסף שמסביר את הסיפור במונחים החשבוניים של הגדילה המעריכית:

http://youtu.be/D9DvjkMMULw

המתמטיקאי החשוב ביותר של המאה ה-18 היה לאונרד אוֹילֶר השווייצרי, שאת רוב חייו בילה ברוסיה ובגרמניה. עם 886 ספרים ומאמרים שפרסם בחייו, חלק גדול מהם בשנים שבהן סבל מעיוורון, הוא נחשב מהפוריים שבמתמטיקאים.

אוילר תרם תרומה מכרעת לתחומים רבים ומגוונים במתמטיקה. הוא גם היה זה שהכניס לשימוש סימנים מתמטיים רבים שמקובלים כיום, כמו למשל, בקביעת האות היוונית פיי לסימון היחס בין הקף של מעגל לקוטר שלו. אוילר הוא גם המייסד של תורת הגרפים, שחשיבותה בחייו לא נראתה אולי גדולה מדי, אך בעידן המודרני יש לגרפים חשיבות רבה וכמעט אי-אפשר לראות התנהלות מדעית, הנדסית וכלכלית ללא הגרפים שמציגים רעיונות ותהליכים כל כך טוב.

חידת גשרי קניגסברג היא חידה שבה יש מערכת גשרים (בעיר אמיתית, אגב) שבה רצה אוילר למצוא מסלול שעובר בכל הגשרים ופעם אחת בלבד בכל גשר.


הנה סרטון שמציג את בעיית גשרי קניגסברג (מתורגם):

https://youtu.be/nZwSo4vfw6c


קביעתו החכמה של אוילר לגבי פתרונה (עברית):

http://youtu.be/-LqxT1SMgR0?t=3m13s


יצוג מוסרט של בעיית הגשרים של קניגסברג:

http://youtu.be/2qBZ1-9VuLA


וסרטון קצר על לאונרד אוילר:

http://youtu.be/Ty6ejK1rAkg

מספר המנגינות האפשריות הוא עצום, אבל ראשית כדאי שנקבע מה האורך שאנו רוצים לבדוק. אם מנגינה היא בת 8 צלילים, הרי שניתן לחבר כמעט 80 מיליארד מנגינות כאלה, מבלי לחזור על עצמן. אם תרצו לדעת את המספר המדויק של המנגינות האפשריות באורך כזה, במרווחים של 12 חצאי טונים בסולם, מדובר ב-78,364,164,096 אפשרויות בדיוק.

אז האם אין כמעט סיכוי שמנגינות יהיו כל כך דומות לאחרות? - אז זהו, שלא פעם זה קורה ואנחנו שמים לב ששירים מזכירים שירים אחרים שאנו מכירים.

התשובה היא תבניות. על אף שלכאורה יש לנו ביליוני אפשרויות של מנגינות שניתן לחבר, אנחנו נוטים לחבר מנגינות דומות ומוסיקה דומה לזו שכבר יש ושממנה אנו נהנים. אנחנו נוטים להשתמש בתבניות מוכרות לנו, כי אלה תבניות שאנו מתחברים אליהן תרבותית, מוסיקלית, מראש. הרי אם נכתוב שיר רוק, הרי שככל הנראה אנו חובבי רוק ומכירים שירי רוק, כך שמראש השיר יהיה בסגנון ועם מאגר ההשפעות "הרוקיות" ששמענו בעבר. לפעמים עלולות להיות בדמיון הזה אפילו היבטים משפטיים, של הפרת זכויות יוצרים.

כמובן שיש אנשים שנוטים יותר אל המוכר, גם אם לא במודע, ויש מקוריים יותר, פורצי דרך, אנשים שגם כשהם פועלים בסגנון מסוגלים להמציא לחנים מעניינים ומקוריים יותר. אבל זה כבר הבדל בין אנשים, יכולתם הקוגניטיבית והיצירתית ולא מתמטיקה. כי כמו "חוק העדר" שמושך את מרבית האנשים, מבלי שהם שמים לב לכך, להיצמד לאנשים, למשל על חוף ים ענקי וריק, ולא ללכת לשבת רחוק מכולם, כך גם כאן - מרבית המלחינים לא באמת יתרחקו מ"המוכר והטוב", מבחינתם.


הנה סרטון ארוך שמסביר את העניין בצורה מעניינת ורחבה אף יותר:

https://youtu.be/DAcjV60RnRw?long=yes


שימו לב לתבנית הרמונית בת 4 אקורדים, שמשמשת שוב ושוב לכתיבה של אינספור להיטי ענק:

https://youtu.be/oOlDewpCfZQ

המתמטיקאי, הגאוגרף והאסטרונום היווני ארטוסתנס (Eratosthenes), שחי במאה השלישית לפני הספירה, חי את רוב חייו באלכסנדריה שבמצרים. שם הוא היה הספרן הראשי ומי שניהל את הספרייה הגדולה של אלכסנדריה.

בין השגיו המדעיים נחשבת השיטה למציאת כל המספרים הראשוניים. לשם כך הוא פיתח את "הנפה של ארטוסתנס" - אלגוריתם פשוט ויעיל למציאת כל המספרים הראשוניים עד למספר שלם מסוים.

אבל ארטוסתנס נודע במיוחד בהישגו החשוב ביותר - מדידת ההיקף של כדור הארץ. בעזרת מקל פשוט ואינטליגנציה מופלאה, הוא הצליח לדייק בסטיה של 15% בלבד מההיקף האמיתי של כדור הארץ.

זוהי רמת דיוק מצוינת לתקופתו. בחישובים שלו התעלה ארטוסתנס במשך מאות שנים על חוקרים שכשלו בכך. שיטתו נחשבת למדויקת אף מזו של תלמי, האסטרונום החשוב ביותר בעת העתיקה, ש-500 שנה אחריו, חישב את היקף כדור-הארץ באופן שגוי.


כך גילה ארתוסטנס את קוטר כדור הארץ (מתורגם):

http://youtu.be/F8UFGu2M2gM?t=1m25s


שלב אחרי שלב, הנה הדרך בה חוקר הגאון את היקף כדור הארץ:

https://youtu.be/EfZ2HZH5CkA


קרל סאגאן האגדי מספר עליו באלכסנדריה:

https://youtu.be/G8cbIWMv0rI


ומדע הגיאודזיה שנולד מתגליתו של ארטוסתנס (מתורגם):

http://youtu.be/wKzhaTFmS5w

פייר דה פרמה היה כנראה גדול חובבי המתמטיקה. הוא היה בכלל עורך דין ובמתמטיקה הוא עסק בתור תחביב. פרמה התפרסם בזכות עבודתו בתורת המספרים. בעיקר זכור "משפט פרמה" שטוען כי למשוואה מסוימת אין פתרונות שלמים שאינם אפס עבור המשתנים שלה. מתמטיקאים רבים ניסו במהלך השנים להוכיח את המשפט ורק בשנת 1994 הוא הוכח סופית.

פרמה ובלז פסקל הם שהניחו את היסודות לתורת ההסתברות. פרמה גם הניח עקרון בסיסי באופטיקה גיאומטרית, שקובע שהאור בוחר במסלול המהיר ביותר.



הנה סרטון על פרמה:

http://youtu.be/Ij01HGgxnkA


ותיאור ויזואלי למשפט האחרון של פרמה:

http://youtu.be/xG63O03lWZI

סמל האינסוף הוא ∞. הוא נראה כ"ספרה 8 שוכבת" ולהיסטוריונים לא ברור מדוע הוא נבחר לייצג את מושג האינסוף החמקמק כל כך.

אולי משום כך הוא פופולרי בתרבות המערבית ורק לאחרונה בחרה פייסבוק בסמל הזה לייצג את Meta, החברה החדשה שתנהל את כל הטכנולוגיה שלה.

נראה שהסמל נבחר במאה ה-17, על ידי המתמטיקאי האנגלי ג'ון ואליס, שעסק בפיתוח החשבון הדיפרנציאלי והאינטגראלי.

מקור הרעיון לסמל זה לא ברור. אולי צורת הספרות הרומיות העתיקות CIƆ, שמסמנות את המספר 1000 שמשמעותו בתרבות הרומית "הרבה". סברה אחרת קושרת אותו לאות היוונית האחרונה, שסמל האינסוף מזכיר - אומגה ω. אחרים טוענים שצורת סמל האינסוף מזכירה את טבעת מביוס שאינה נגמרת (ראו באאוריקה בתגית "טבעת מביוס") והיא גם זו שנתנה לו את השם הלטיני "למינסקוס" (lemniscus) שפירושו רצועה.

יש גם הקושרים את סימן האינסוף לסמל הפגאני (האלילי) העתיק אורובורוס (Ouroboros), שהוא הנחש הבולע את זנבו. בתרבויות רבות סימן סמל האורובורוס מחזוריות אינסופית, שאומרת שהכל חוזר שוב ושוב ושום דבר לא מסתיים, אלא מתחיל מחדש..


אין סרטון על סמל האינסוף אז תירגעו:

http://youtu.be/zj4azK2DcK4


הרצאונת על האינסוף והסמל שלו:

http://youtu.be/mXnP7CtvC-A


כינוס שלם בנושא:

http://youtu.be/KDCJZ81PwVM


ומסתבר שסמל האינסוף הוא אמצעי מצויין להירגע:

http://youtu.be/cn7559OzYEs

מהו הניסוי המתמטי במשטח נייר עם צד אחד בלבד?
האם אפשר ליצור משטח נייר עם צד אחד בלבד?


הנה ניסוי מדהים שמראה איך המתמטיקה היא דבר שאפשר להרגיש בידיים וכמה שהיא מופלאה. כל מה שצריך הוא פיסת נייר ארוכה ונייר דבק.


הנה סרטון עם ניסוי ליצירת רצועת מביוס בעצמך (עברית):

http://youtu.be/EaG4_EgIZPE

ספרת ביקורת בתעודת זהות נועדה למנוע שגיאות בכתיבת המספר. כן, בניגוד למה שרבים חושבים, אין לה כלל תפקיד של אבטחה.

לחישוב ספרת הביקורת משתמשים באלגוריתם שנקרא אלגוריתם לוהן (Luhn), על שמו של איש מעבדות IBM בשנות ה-50 שפיתח אותו.

החישוב הוא זה: הימנית מתשע ספרות של מספר הזהות בישראל היא ספרת הביקורת.

לכל אחת משמונה הספרות הראשונות נותנים משקל - כל ספרה זוגית מוכפלת ואי זוגית לא. כלומר, המשקל יהיה 1 (לספרה ראשונה), 2, 1, 2, 1, 2, 1, 2.

מכפילים כל ספרה במשקל שלה ואז מחברים את כל הספרות של התוצאות יחדיו. אגב, שימו לב שאם התוצאה של הכפלת הספרה במשקלה היא בת שתי ספרות, מסכמים כל אחת משתי הספרות של התוצאה בנפרד. 12 למשל, תחובר כ-1 ואחריו 2.

את הסכום שמתקבל משלימים לכפולה הקרובה של 10, כלפי מעלה. אם הסכום שהתקבל הוא 34 למשל, ההשלמה תהיה ל-40 ולכן היא 6. זוהי ספרת הביקורת.

אז זהו. כך מחברים את ספרת הביקורת במספר תעודת הזהות שלכם. אגב, ספרת ביקורת יש גם במספר של כרטיס אשראי, מספרי ברקוד ובמספר חשבון הבנק שלכם.


הנה חישוב של מספר כרטיס אשראי (זהה לת"ז):

https://youtu.be/Yr9s5NjsVAo


ושל ספרת ביקורת בברקוד:

https://youtu.be/4C3uwfoR88c

מספר ראשוני (Prime number) הוא מספר טבעי, כלומר מספר שלם וחיובי, שמתחלק לרק בעצמו וב-1 ללא שארית. במילים אחרות, מספר ראשוני לא יכול להיות לעולם מכפלה של שני מספרים טבעיים שקטנים ממנו.

למעשה, המספרים הראשוניים הם אבני הבניין של כל המספרים, כי ממספרים ראשוניים ניתן להרכיב, על ידי פעולת כפל, כל מספר טבעי בעולם.

למספר ראשוני יש רק שני מחלקים, כלומר שכשהוא מתחלק בהם התוצאה היא מספר שלם: או המספר עצמו או 1.

המספרים הראשוניים הראשונים הם: 2, 3, 5, 7 וכן הלאה. מספרים טבעיים שאינם ראשוניים נקראים מספרים פריקים.

המספר 1 עצמו אינו ראשוני וגם לא פריק. המספר 2 הוא המספר הזוגי הראשוני היחיד שקיים. כל המספרים הזוגיים האחרים מתחלקים ב-2 ולכן הם מספרים פריקים.

הנה רשימה של 100 המספרים הראשוניים הראשונים:
2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 37, 41, 43, 47, 53, 59, 61, 67, 71, 73, 79, 83, 89, 97, 101, 103, 107, 109, 113, 127, 131, 137, 139, 149, 151, 157, 163, 167, 173, 179, 181, 191, 193, 197, 199, 211, 223, 227, 229, 233, 239, 241, 251, 257, 263, 269, 271, 277, 281, 283, 293, 307, 311, 313, 317, 331, 337, 347, 349, 353, 359, 367, 373, 379, 383, 389, 397, 401, 409, 419, 421, 431, 433, 439, 443, 449, 457, 461, 463, 467, 479, 487, 491, 499, 503, 509, 521, 523, 541


הנה עולם המספרים הראשוניים:

http://youtu.be/9pgA-H77BLc


כך מגלים את כל המספרים הראשוניים עד מספר מסוים:

http://youtu.be/V08g_lkKj6Q


כך אפשר ללמוד את זה:

http://youtu.be/Alm6SRglB5k?t=45s


ההוכחה של אוקלידס היווני שקיימים אינסוף מספרים ראשוניים:

http://youtu.be/FDFcqaYe3F0


ודיון על האינסופיות של המספרים הראשוניים:

http://youtu.be/ctC33JAV4FI

הלוגיקן והמתמטיקאי יליד אוסטריה, קורט גדל, היה גאון ומגדולי הלוגיקאים. רבים רואים בו את גדול הלוגיקאים מאז אריסטו. התגלית הגדולה בקריירה שלו הייתה צמד "משפטי אי השלמות של גדל". בתפיסה כמעט רוחנית, הוא הצליח לחשוף בעיה שאין לה פתרון בהשלטת שיטה בחשיבה המתימטית. גדל ראה בכך הוכחה לקיומה של אמת נצחית, שבן האנוש יכול לתפוס רק את הקצה שלה, מבלי יכולת להכילה.

גדל היה גם חבר קרוב ביותר של אלברט איינשטיין בסוף חייו. על אף גאונותו, הוא נחשב תמהוני וסבל מפראנויה. זוהי מחלת נפש שגם תביא למותו, כתוצאה מתת-תזונה שנבעה מחשש שמנסים להרעילו ושהביאה לכך שהפסיק לאכול לחלוטין.


הנה סרטון קצר על תיאוריית חוסר השלמות של גדל:

http://youtu.be/xjT6x8yZvpY


וקורט גדל, מי שכונה הלוגיקן הגדול ביותר מאז אריסטו:

http://youtu.be/B2DY8WvSOLU?t=21s

תלמי (Ptolemy) היווני היה ככל הנראה האסטרונום החשוב ביותר בעת העתיקה. תלמי, בשמו המלא קְלָאוֹדִיוּס פְּתוֹלֶמָאיוֹס, היה אסטרונום וגם מתמטיקאי, גאוגרף ואסטרולוג.

הוא חי בשנים 161-83 לספירה בפרובינקיה הרומית של אותה תקופה, העיר המצרית אלכסנדריה.

תלמי טען שמחקריו הוכיחו שכדור הארץ הוא מרכז היקום וגרמי השמיים השונים הם שחגים מסביבו. זו הייתה תיאוריה שנראתה מוצלחת לזמנה ושלטה במשך מאות שנים בעולם המערבי.

תורתו של תלמי הייתה פשוטה ונוחה למאמינים של זמנו ולגורמים דתיים רבים. לפי מחקריו למדו האסטרונומים, המלכים וההמונים שכדור הארץ עומד ללא תנועה במרכז היקום, בעת שמסביבו נעים וחגים כל גרמי השמיים, כולל השמש, אינספור הכוכבים שבשמיים ולמעשה היקום כולו.

כמעט אלף וחצי שנים אחר כך הגיע הגאון הפולני קופרניקוס וניתץ את המודל של תלמי, כמעט במדידה אחת. בהמשך הראו זאת גם מחקריהם של קפלר וגלילאו.

קראו על שינוי התורה השלטת בתגית "קופרניקוס, תלמי".


כך הגיע תלמי האסטרונום, אחרי אריסו למסקנה שכדור הארץ הוא מרכז היקום (מתורגם):

https://youtu.be/GevV1yvMJbc


הגיאוצטריזם - תפיסתו הלכאורה מוכחת של תלמי:

https://youtu.be/RsKdoEtZdd8


תגליות החוקר מאלכסנדריה:

https://youtu.be/utH-GHH1FT8


והשינוי מהמודל הגיאוצנטרי של תלמי:

https://youtu.be/iiBIFlvu-X0

איך הגיעו הספרות הערביות לחשבון בכל העולם?
מי הביא את ספרות החשבון הערביות למערב?


מה מקורם של עשרת הסימנים (9,8,7,6,5,4,3,2,1,0) המוכרים כל כך בחשבון?

האם הן ספרות ערביות, כמו שמכנים אותן לא פעם?

ובכן, ספרות החשבון שהן כה חשובות במתמטיקה העולמית נקראות כיום ספרות הודיות-ערביות או הינדו-ערביות. השיטה העשרונית היא עתיקה מאד ומופיעה אפילו בתנ"ך, אבל את ספרות החשבון ואת שיטת הספירה שבהן משתמש העולם כולו אנו חבים להודים.

ההודים היו גם הראשונים שהקצו סימן למספר אפס. שיטת סימון הספרות ההודיות חוללה מהפכה בחישובים המתמטיים ואפשרה לראשונה חישובים במספרים גדולים מאד. החידוש בשיטת הספרות הזו היה הייצוג של המספרים על ידי מיקומה של הספרה, מיחידות ועשרות, מאות, אלפים וכן הלאה... עובדה זו פישטה את השימוש במספרים וקידמה את המתמטיקה באופן משמעותי.

מההודים למדו את הספרות הללו מתמטיקאים ומדענים ערביים. ספר בערבית שפרסם במאה ה-8 המתמטיקאי הפרסי הנודע וממציא האלגוריתם מוחמד אבן מוסא אל-ח'ואריזמי, הביא לאימוץ ספרות החשבון ההודיות באופן משמעותי בידי הערבים. ח'ואריזמי היה זה שהכניס את המתמטיקה לשימוש בעולם המדע הערבי, המדע המתקדם ביותר של ימי הביניים. הוא גם הטמיע את ספרת האפס, שהפכה להיות מהחשובות והשימושיות במתמטיקה העשרונית ובמדע.

כ-300 שנה לאחר מכן, כשכבשו במאה ה-11 המורים (ערבים מצפון אפריקה) את ספרד, הם הביאו את הספרות לאירופה. בתחילת המאה ה-13 השתמש בהן המתמטיקאי האיטלקי הידוע לאונרדו פיבונאצ'י ב"ספר החשבונייה" (Liber abbaci) שפירסם. כך, בדיוק בשלב שבו אירופה הופכת למרכז מדעי ותרבותי, יהיה זה פיבונאצ'י שיפיץ את הספרות ההודיות ערביות לשימוש באירופה ובכך ידחוף להחלפה סופית של הספרות הרומיות, המיושנות והלא יעילות לחישובים מורכבים. ובכך הם יהפכו לספרות החשבון שבהן משתמשים בעולם כולו עד היום.

כדי להבין את גודל החידוש בשיטת הספירה ההינדו-ערבית, המייחסת משמעות למיקום הספרה במספר, נשווה אותה לשיטת הספירה הרומית שהייתה פופולרית ביותר בעולם באותה התקופה. השיטה הרומית התבססה על עיקרון ההקבצה לפיו יש לחבר את הספרות המוצגות לקבלת המספר הסופי, בשיטה זו למיקום הספרות אין השפעה על המספר עצמו. לדוגמא בספרות רומיות המספר 18 נכתב כך: XVIII. האות X - מייצגת את המספר 10. האות V - מייצגת את המספר 5. והאות I - מייצגת את המספר 1. שיטת ההקבצה משמעותה שהמספר XVIII מיוצג על ידי חיבור הספרות X+V+I+I+I, כלומר, 10+5+1+1+1, ותוצאת חיבור הספרות היא המספר המיוצג ובמקרה שלנו - 18.

ישנן כמה בעיות בשיטת הספרות הרומית, אחת מהם היא שהיא מקשה מאוד על שימוש במספרים גדולים, לדוגמא המספר 1888 יכתב בספרות רומיות כ-MDCCCLXXXVIII. לעומת זאת בשיטת הספירה ההינדו-ערבית, הספרות מקבלות משקל שונה בגלל המיקום שלהם. ספרה במיקום 2 תקבל אפס אחד נוסף, ספרה במיקום 3 תקבל 2 אפסים, ספרה במיקום 4 תקבל 3 אפסים וכן הלאה. לדוגמא הסימון 1888 משמעותו בעצם 1000+800+80+8. ומובן מדוע השימוש בספרות ההודיות-ערביות, מבוססות המיקום, נוח יותר להבנה, לכתיבה ולביצוע חישובים מתמטיים, בהשוואה לשיטה הרומית.


הנה סרטון שמספר על הספרות ההודיות-ערביות:

http://youtu.be/gulApUKih2w?t=1m34s


המספרים הללו יצרו את מערכת המספרים המודרנית (מתורגם):

https://youtu.be/cZH0YnFpjwU


הספרות הרומיות שהיו נהוגות לפני כן (מתורגם):

https://youtu.be/1Rhd1OQcTGA


תולדות המתמטיקה העתיקה והמצאת האפס בידי ההודי ברהמהגופטה (עברית):

https://youtu.be/vOA4nelKn7s


תרומתו של פיבונאצ'י:

http://youtu.be/03uC9bhX0Rc


מצגת וידאו שמלמדת על הספרות ההודיות-ערביות:

http://youtu.be/gs4DCei79N8


הסבר להיגיון שבספרות, כשבכל אחת יש את מספר הזוויות שהיא מציינת:

http://youtu.be/XvekfZ0uTpc


ותולדות החשבון או ההיסטוריה של המתמטיקה, שמראה את חשיבותן בהתפתחות המדע הזה:

http://youtu.be/cy-8lPVKLIo

הפרקטל הוא צורה שככל שנביט בה קרוב יותר, נראה את אותה הצורה חוזרת על עצמה בכל קנה מידה. זוהי צורה גאומטרית שמורכבת פנימה, שוב ושוב, מעותקים של עצמה, מוקטנים יותר ויותר. ככל שנתבונן לתוך חלקי הפרקטל, נראה שם תמיד חלקים הדומים לו, כך שכל פרט זעיר בצורה, דומה לצורה המקורית והגדולה ביותר.

בגרפיקה ממוחשבת עושים המון שימוש בפרקטלים. הסיבה היא שנוסחאות מתמטיות קלות יחסית מאפשרות ליצור הרים ומרקמים מורכבים ליצירה בצורה אחרת. גם בפיזיקה משתמשים בפרקטלים למחקרים על תורת הכאוס וכדומה.

בטבע אפשר לראות מבנים שונים שדומים לפרקטלים. מבנים בטבע כמו צורת הכרובית, מבנה העורקים של העלה, התפצלות כלי הדם בגוף, פתית שלג או צורת קו חוף (במיוחד של הפיורדים בנורווגיה) - כל אלה מזכירים מאד את הפרקטלים ומראים שבטבע יש שיטה גם בדברים שאינם מובנים בצורה מתמטית.


הנה סרטון הסבר למושג הפרקטל (מתורגם):

http://youtu.be/Tm0U2VxFd8Q


הסבר מילולי על הפרקטלים - מהתבניות היותר מעניינות שבטבע (עברית):

http://youtu.be/ofA2tBvcbhw?t=3m38s


המתמטיקה של הפרקטלים בסרטון מקסים לפי ז'אנר הסרט האפל (מתורגם):

https://youtu.be/0C75vRVL5lE


הפרקטלים שבטבע:

https://youtu.be/XwWyTts06tU


עוד פרקטלים בטבע:

https://youtu.be/dZM45mfJQ40


להדגמת הרקורסיה הפשוטה, הנה משולש סרפינסקי שלא נגמר:

http://youtu.be/QsMvoui5WlQ?t=10s


ופרקטל מתמטי ללא סוף, בגרפיקה ממוחשבת ואנימציה מוסיקה נהדרים:

https://youtu.be/hRrBnI5L0u8?long=yes

האם ניסיתם פעם למדוד אורכו של משהו? - זה לא אמור להיות קשה, נכון?

אבל חופים הם לפעמים בעיה של ממש למודדים.. וזה לא רק לפעמים - חופים הם בעיקרון בעיה למודדים! - הם מדגימים היטב את הרעיון שהמימד הוא לא מוחלט אלא תלוי בסקלה שבה אנו מסתכלים או מודדים.

למה אנו מכוונים?

כשאנו מודדים את אורכו של קו חוף, נגלה תופעה מאד מוזרה - ככל נתקרב לקו החוף, יילך אורכו ויגדל. פרדוקס קו החוף הוא ההבחנה המדעית שאין לנו יכולת למדוד באמת את אורכו של קו חוף. כי ככל שהסרגל שלנו יהיה קטן יותר, ניאלץ נמדוד את החוף מקרוב יותר, הפיתולים שלו יימדדו ויאריכו את האורך הנמדד של קו החוף.

במילים אחרות - קו החוף יילך ויגדל, ככל שנמדוד אותו ביחידות קטנות יותר. למה זה קורה? - כי סרגל הוא ישר ולא ניתן להשתמש בו כדי למדוד פיתולים הקטנים יותר מאורכו. לפיכך, ככל שהסרגל הוא קטן יותר, נוכל למדוד אתו בתוך הפיתולים ואורכו הסופי של החוף יגדל משמעותית.

כמובן שפרדוקס קו החוף לא מדבר רק על חופים, אלא על כל דבר שאינו ישר. נוכל לראות תופעה דומה גם במדידה של אורך העיגול, של פני השטח של אלמוג, של מידות המוח וכדומה.

פרדוקס קו החוף הוא אחת הדוגמאות שהציג במחקריו המתמטיקאי בנואה מנדלברוט. הוא הדגים בעזרתו כיצד יכול השימוש בפרקטלים, אותם יצורים מתמטיים של דמיון עצמי, שמכילים את עצמם, לסייע בתיאור תופעות טבע, במקרה הזה את מבנה קו החוף. קראו עליהם באאוריקה בתגית "פרקטלים".


הנה סרטון הסבר לפרדוקס קו החוף:

https://youtu.be/kFjq8PX6F7I


והבעיה שמוצגת היטב במדידת אורכם של חופי אוסטרליה:

http://youtu.be/I_rw-AJqpCM