- Elementary Mathematics
- Summary
Course Syllabus
Obiettivi
Lo scopo di questo corso è quello di presentare alcuni risultati elementari in Teoria dei Numeri, Topologia, Geometria e Combinatoria. La parola "elementare" va interpretata nel senso che non richiedono conoscenze preliminari particolari. La presentazione di questi risultati è progressiva, cercando di sottolineare come l'introduzione degli argomenti e dei problemi preliminari sia facilmente comprensibile dagli studenti delle scuole superiori. Successivamente, questi stessi problemi vengono declinati fino a raggiungere un livello profondo e moderno della matematica.
Questa progressività serve inoltre a mostrare esempi di argomenti che possono essere presentati e compresi da una classe di studenti delle scuole superiori, senza però tralasciare un approfondimento approfondito della matematica per una trattazione più completa.
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Conoscenza e capacità di comprensione
Gli studenti acquisiranno conoscenze sui concetti e risultati fondamentali della teoria dei numeri, topologia, geometria e combinatoria. Comprenderanno come problemi apparentemente semplici possano condurre a intuizioni matematiche profonde e come tali argomenti possano essere introdotti in modo progressivo, anche alcuni a livello scolastico. -
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Gli studenti impareranno ad applicare strumenti matematici elementari ma rigorosi a una varietà di problemi in diverse aree della matematica. Svilupperanno la capacità di riconoscere strutture e connessioni tra nozioni elementari e risultati avanzati, utilizzando tali strumenti nella preparazione e presentazione del seminario finale. -
Autonomia di giudizio
Attraverso l’analisi dei problemi e la loro evoluzione, gli studenti impareranno a valutare criticamente argomentazioni matematiche e a scegliere i metodi più adatti per risolvere problemi complessi. Valuteranno inoltre la profondità e la chiarezza di differenti modalità di presentazione e approccio matematico. -
Abilità comunicative
La prova d’esame, basata su un seminario, rafforzerà la capacità degli studenti di esporre con chiarezza idee matematiche, sia oralmente che per iscritto, utilizzando una terminologia appropriata e una struttura logica. Impareranno a comunicare concetti complessi in modo accessibile. -
Capacità di apprendimento
Attraverso lo studio di problemi che si sviluppano da un livello elementare a uno avanzato, gli studenti miglioreranno la loro autonomia nello studio. Svilupperanno la capacità di apprendere in modo indipendente, di identificare argomenti da approfondire e di consultare la letteratura matematica a diversi livelli.
Contenuti sintetici
Numeri primi, combinatorica, topologia.
Programma esteso
- Numeri primi: densita', postulato di Bertrand, problema di Basel, formula di Willans, teorema di Dirichlet
- Teoria di Ramsey: aplicazioni in combinatorica, geometria ed analisi,
- Applicazioni di topologia.
- Risultati di geometria utili per rispondere a problemi sui numeri interi: somme di quadrati.
- Problemi di probabilita'.
- Teoria di enumerazione di Polya
Prerequisiti
I corsi obbigatori della triennale sono i prerequisiti. Ribadisco che la parola elementare non va intesa con semplice.
Modalità didattica
In modalità erogativa, in presenza
In particolare, l'insegnamento prevede lezioni frontali con didattica di tipo erogativo svolte in presenza. Le lezioni verranno registrate e le registrazioni saranno messe a disposizione sulla pagina e-learning del corso.
Materiale didattico
Dispense del corso fornite durante il corso.
P.Cameron, Combinatorics, topics, techniques, algorithms, Cambridge university press,
G. Travaglini, Numbers and Figures, American Mathematical Society (2023).
M. Bramanti, G. Travaglini, Studying Mathematics: The Beauty, the Toil and the Method, Springer (2018).
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
L'esame consiste in un seminario di 45-60 minuti su un argomento scelto dallo studente e approvato dal docente. La scelta dell'argomento è libera, ma deve essere compatibile con gli argomenti trattati durante il corso. Inoltre, deve presentare la stessa gradualità di difficoltà presentata a lezione.
Verranno giudicate la chiarezza espositiva e la conoscenza del materiale presentato.
Il voto dell'esame è in trentesimi con una valutazione minima di 18/30. Non ci sono prove parziali.
Orario di ricevimento
su appuntamento
Sustainable Development Goals
Aims
The aim of this course is to present some elementary results in Number Theory, Topology, Geometry, and Combinatorics. The term "elementary" should be interpreted to mean that no particular prerequisites are required. The presentation of these results is progressive, emphasizing how the introduction of the topics and preliminary problems can be easily understood by high school students. Subsequently, these same problems are developed to reach a deep and modern level of mathematics.
This progression also serves to demonstrate examples of topics that can be presented and understood by a class of high school students, without neglecting a thorough exploration of mathematics for a more complete treatment.
Here are the aims of this course according to the Dublin Descriptors:
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Knowledge and understanding
Students will acquire knowledge of fundamental concepts and results in number theory, topology, geometry, and combinatorics. They will understand how seemingly simple problems can lead to deep mathematical insights and how such topics can be introduced progressively, even at the high school level. -
Applying knowledge and understanding
Students will learn to apply elementary but rigorous mathematical tools to a variety of problems across different areas of mathematics. They will develop the ability to recognize structures and patterns that connect elementary notions with advanced results and to use these tools in the development of seminar presentations. -
Making judgements
Through the analysis of problems and their progressive development, students will learn to critically evaluate mathematical arguments and choose appropriate methods for solving complex problems. They will also assess the depth and clarity of various mathematical presentations and approaches. -
Communication skills
The seminar-based assessment will strengthen students' ability to clearly present mathematical ideas, both orally and in writing, using appropriate terminology and logical structure. They will learn to explain complex ideas in an accessible way. -
Learning skills
By working through problems that evolve from basic to advanced, students will enhance their independent learning skills. They will develop the ability to study autonomously, identify suitable topics for deeper investigation, and engage with mathematical literature at various levels.
Contents
Prime numbers, combinatorics, topology.
Detailed program
- Prime numbers: density, Bertrand postulate, Basel postulate, Willans' formula, Dirichlet theorem
- Ramsey theory: applications in combinatorics, geometry and analysis,
- Applications of topology,
- Results from geometry, as Minkowski's lemma, to solve questions on integers: sum of squares,
- Problems arising from probability,
- Polya enumeration method.
Prerequisites
The prerequisites are the undergraduate courses. Observe, that the word "elementary" should not be understood as simple. The topics are simple and easily understood by anyone and a first analysis of the problems and arguments is also simple.
Teaching form
In-person, lecture-based teaching. In particular, the teaching includes lectures with expository instruction conducted in person. The lectures will be recorded, and the recordings will be made available on the course's e-learning page.
Textbook and teaching resource
Notes of the course given during the lectures.
P.Cameron, Combinatorics, topics, techniques, algorithms, Cambridge university press,
G. Travaglini, Numbers and Figures, American Mathematical Society (2023).
M. Bramanti, G. Travaglini, Studying Mathematics: The Beauty, the Toil and the Method, Springer (2018).
H. Steinhaus, One Hundred Problems in Elementary Mathematics, Dover Publications, 1967.
H. Steinhaus, One Hundred Problems in Elementary Mathematics, Dover Publications, 2011 (reprint).
Semester
First semester
Assessment method
The exam consists of a 45-60 minute seminar on a topic chosen by the student and approved by the instructor. The choice of the topic is free, but it must be compatible with the subjects covered during the course. Additionally, it should present the same gradual increase in difficulty as presented in the lectures.
The clarity of the presentation and the knowledge of the material will be evaluated.
The exam grade is on a scale of thirty, with a minimum passing grade of 18/30. There are no partial exams.
Office hours
by appointment
Sustainable Development Goals
Key information
Staff
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Pablo Spiga