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La formula di Eulero, un ponte fra Algebra e Geometria

La riduzione della Trigonometria all’Algebra. La formula di Eulero, un ponte tra Algebra e Geometria che illumina la profonda unità della matematica. 

La formula di Eulero e^{ix}=cosx+isenx
è paragonabile alla sommità di un monte da cui è possibile godere di un ampio panorama e scorgervi conformazioni e simiglianze altrimenti inimmaginabili. Se cambiamo x in –x. Abbiamo:

e^{-ix}=cosx-isenx

E, sommando membro a membro:

cosx=\frac{e^{ix}+e^{-ix}}{2}

senx=\frac{e^{ix}-e^{-ix}}{2i}

Il risultato è notevole. Lo è perché il coseno e il seno sono i personaggi fondamentali della trigonometria che siamo abituati a vedere e a definire in ambito geometrico: come rapporti di ciascuno dei due cateti all’ipotenusa di un triangolo rettangolo o, più semplicemente e rapidamente, come coordinate di un punto della circonferenza unitaria. Sono le modalità didattiche seguite per  introdurre lo studio di questo storico capitolo della matematica e che sono state oggetto di tante riflessioni e sperimentazioni.

Adesso le cose cambiano. Il riferimento alla geometria non c’è. Si perde. Coseno e seno sono definiti unicamente in termini di algebra e operando algebricamente è possibile ri-costruire identità e formule della trigonometria. A partire dalla fondamentalissima: sen^{2}x+cos^{2}x=1

Infatti è:

\left ( \frac{e^{ix}+e^{-ix}}{2} \right )^{2}+\left ( \frac{e^{ix}-e^{-ix}}{2i} \right )^{2}=\frac{e^{2ix}+e^{-2ix}+2}{4}+\frac{e^{2ix}+e^{-2ix}-2}{-4}=1

E così si può proseguire per tutte le altre identità e formule della trigonometria. C’è una riduzione della Trigonometria all’Algebra. Ma “riduzione” in sé è termine limitativo, dà il senso della perdita di qualcosa, mentre invece c’è un arricchimento, c’è l’unità della matematica che risalta e la formula di Eulero che apre un solido ponte tra Algebra e Geometria entrambe chiavi per entrare nel palazzo della Trigonometria.

ALTRI RIFERIMENTI

Da De Moivre a Eulero e viceversa.

 

Autore

  • Emilio Ambrisi

    Laureato in Matematica, è stato docente, dirigente scolastico e ispettore tecnico del Ministero dell’Istruzione. A partire dagli anni Ottanta ha partecipato alle tante commissioni ministeriali, tra cui quella dei “Quaranta” istituita dal ministro Franca Falcucci, incaricate della definizione dei programmi di insegnamento degli indirizzi sperimentali e, successivamente, delle Indicazioni Nazionali. Ha svolto numerosi incarichi ispettivi in Italia e all’estero e, dal 1997, ha curato la predisposizione delle prove ministeriali d’esame di maturità e di concorso. Dal 2008 al 2015 ha fatto parte del collegio di direzione della Struttura Tecnica del Ministero. Nel 1980/81 ha prestato servizio presso la Facoltà di Magistero di Roma (cattedra del prof. Mauro Laeng) incaricato di collaborare agli atti preparatori dell’indagine I.E.A., e per alcuni anni ha insegnato come professore a contratto presso le Università “Federico II” e “Vanvitelli” di Napoli. Dal 2009 al 2019 è stato Presidente nazionale della Mathesis e direttore del Periodico di Matematiche.

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