Teorema di Sylvester-Gallai: differenze tra le versioni
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Mentre il teorema di Sylvester-Gallai garantisce l'esistenza di almeno una retta contenente esattamente 2 punti, non è ancora stata trovata alcuna disposizione di punti con esattamente una retta contenente solo due punti. Ciò portò [[Gabriel Andrew Dirac]] a congetturare che, per qualsiasi insieme di <math>n</math> punti, non tutti allineati, esistono almeno <math>n/2</math> rette conteneti esattamente due punti. Attualmente, sono noti due controesempi alla congettura di Dirac: il [[piano di Fano]] (7 punti) e la configurazione di McKee (13 punti). |
Mentre il teorema di Sylvester-Gallai garantisce l'esistenza di almeno una retta contenente esattamente 2 punti, non è ancora stata trovata alcuna disposizione di punti con esattamente una retta contenente solo due punti. Ciò portò [[Gabriel Andrew Dirac]] a congetturare che, per qualsiasi insieme di <math>n</math> punti, non tutti allineati, esistono almeno <math>n/2</math> rette conteneti esattamente due punti. Attualmente, sono noti due controesempi alla congettura di Dirac: il [[piano di Fano]] (7 punti) e la configurazione di McKee (13 punti). Kelly e Moser dimostrarono nel [[1958]] che esistono almeno 3''n''/7 rette che contengono esattamente due punti, e nel [[1993]] Csima e Sawyer hanno dimostrato che, per ''n'' > 7, ne esistono almeno 6''n''/13. |
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== Curiosità == |
== Curiosità == |
Versione delle 14:48, 27 dic 2006
Il Teorema di Sylvester–Gallai afferma che dato un numero finito superiore a 2 di punti in un piano, allora
- o tutti i punti sono allineati;
- o esiste una retta che contiene esattamente due dei punti.
Questo enunciato fu proposto come problema da James Joseph Sylvester nel 1893 e dimostrato da Tibor Gallai nel 1944. Una versione maggiormente quantitativa del teorema è il teorema di Beck. Il teorema di Sylvester-Gallai non è vero per un insieme di infiniti punti: un controesempio piuttosto evidente è fornito dall'insieme .
Dimostrazione del teorema di Sylvester–Gallai
Supponiamo di avere un insieme S contenente un numero finito di almeno 3 punti non tutti allineati. Definiamo retta di connessione per S una retta del piano che contiene almeno due punti della collezione; si tratta di individuare una retta di connessione che contiene esattamente due punti.
Sia l una retta di connessione; poiché i punti di S non sono allineati, in S si trova almeno un punto P che non appartiene a l. Se l contiene esattamente due punti siamo a posto. Altrimenti, sappiamo che l contiene almeno tre punti, che chiamiamo ad esempio A, B e C . Possiamo presupporre senza perdita di generalità che B si trova fra A e C . Poiché gli angoli e sommati valgono 180 gradi, non possono essere entrambi ottusi; possiamo supporre non ottuso (cioè acuto).
Sia ora m retta di connessione di C e P allora m non contiene B. Inoltre, la distanza fra B e m è minore della distanza fra P e l.
Ricapitolando, abbiamo preso una retta di connessione l ed un punto P in S - l e abbiamo trovato che aut l contiene esattamente due punti aut esistono un'altra retta di connessione m ed un punto B in S - m tali che la distanza fra B e m è minore della distanza fra P ed l. Nel secondo caso, ripetiamo il procedimento sostituendo P ed l con B ed m. Non possiamo continuare indefinitamente il procedimento perché il numero di distanze positive possibili fra i punti e le rette di connessione è finito, dato che S è finito. Si ottiene così una retta di connessione contenente esattamente due punti. QDD
Generalizzazioni del teorema di Sylvester-Gallai
Mentre il teorema di Sylvester-Gallai garantisce l'esistenza di almeno una retta contenente esattamente 2 punti, non è ancora stata trovata alcuna disposizione di punti con esattamente una retta contenente solo due punti. Ciò portò Gabriel Andrew Dirac a congetturare che, per qualsiasi insieme di punti, non tutti allineati, esistono almeno rette conteneti esattamente due punti. Attualmente, sono noti due controesempi alla congettura di Dirac: il piano di Fano (7 punti) e la configurazione di McKee (13 punti). Kelly e Moser dimostrarono nel 1958 che esistono almeno 3n/7 rette che contengono esattamente due punti, e nel 1993 Csima e Sawyer hanno dimostrato che, per n > 7, ne esistono almeno 6n/13.
Curiosità
Il problema di Sylvester è stato proposto tra i quesiti del test d'ammissione alla Scuola Normale Superiore per l'anno accademico 2004-2005.
Collegamenti esterni
Bibliografia
- Coxeter, H. S. M., Introduction to Geometry, 2nd ed., paragrafi 4.7 e 12.3, New York, Wiley, 1969.