Andrzej A.

W roku 2021 odbyła się XXX edycja Międzynarodowego Konkursu „Kangur Matematyczny” w Polsce. Obchodziliśmy więc dosyć szacowny jubileusz, tym bardziej imponujący, że Polska dołączyła do konkursu już w rok po Francji — ojczyźnie Kangura Matematycznego. Towarzyszące jubileuszowej edycji konkursu trudne warunki zewnętrzne, zamknięte szkoły, utrudniona komunikacja spowodowały, że edycja ta odbyła się bez większych fajerwerków. Przeprowadzenie konkursu jako takiego nie było łatwe, ale dzięki ogromnej, bezinteresownej pracy nauczycieli, życzliwości dyrektorów szkół, rodziców i samych uczniów udało się osiągnąć cel.Komitet Organizacyjny Konkursu przygotował dla uczczenia jubileuszu publikację „wspomnieniową” przeznaczoną dla uczniów szkół średnich. W niniejszej broszurze zawarliśmy trzy publikowane przed laty miniatury matematyczne, uznane przez członków Komitetu za na tyle interesujące, by po latach przypomnieć je uczniom, którzy nie mieli wielkich szans, by zgłębić ich treść.Pierwsza z miniatur, która nosi tytuł Analogie między trójkątem i czworościanem, publikowana była po raz pierwszy w roku 2011. Ma ona charakter geometryczny, ale jej głębszym celem jest zainspirowanie Czytelnika pewnymi meandrami rozumowań matematycznych: analogiami. Autorka rozważa analogie pomiędzy trójkątami — obiektami dwuwymiarowymi i czworościanami — obiektami trójwymiarowymi. Okazuje się, że analogii tych jest dużo, ale nie zawsze są łatwe do skonstatowania. W miniaturze zawarta jest spora dawka wiedzy geometrycznej dotyczącej trójkątów, wiedzy, która jest w znacznej mierze nieobca Czytelnikowi, ale też wielki zasób informacji oraz opisów metod rozumowania związanych z przestrzenią trójwymiarową, niekoniecznie towarzyszących edukacji szkolnej. Przestudiowanie miniatury oznaczać będzie dla Czytelnika wkroczenie w nowe, tajemnicze obszary geometrii przestrzennej.Druga miniatura, zatytułowana Kto goli fryzjera? Sofizmaty matematyczne, to przerywnik po twardej matematyce. Zawiera ona zabawne zagadki, łamigłówki i paradoksy. Przedstawia matematyczne triki, manipulacje, iluzje. Pod powłoką rozrywkowej treści ukrywa się jednak fundament matematyki i wszelkich nauk: logika. Okazuje się, że logika, pozornie łatwa, nie zawsze jest przez nas wykorzystywana w sposób właściwy, że często ulegamy sugestii i zbaczamy na manowce. W miniaturze omawiane są również znane od wieków paradoksy, jak ten zawarty w jej tytule. Co tkwi w tych paradoksach — o tym dowiecie się po lekturze owej miniatury.Miniatura trzecia, Geometria kartki papieru, to „zmatematyzowanie” starej japońskiej sztuki składania papieru — origami. Autor pokazuje, że układanie papieru to nie tylko zabawa o charakterze estetycznym. W sztuce tej tkwi Euklidesowa geometria elementarna wraz z jej tezami, rozstrzygnięciami i hipotezami. W miniaturze przedstawione są konstrukcje geometryczne tworzone metodą origami, a które zwykle wykonuje się za pomocą cyrkla i linijki. Poprawność tych konstrukcji jest ściśle uzasadniana metodami matematycznymi. Oprócz konstrukcji znanych uczniom, autor przedstawia dwie konstrukcje, które są zaskakujące, a których nie można wykonać za pomocą cyrkla i linijki: jest to trysekcja kąta i podwojenie sześcianu. Konstrukcje te pokazują potęgę metody origami, co zachęcić powinno Czytelników do zgłębiania tej starej japońskiej sztuki.

Na niniejszą książeczkę składają się trzy niezależne artykuły. Niewątpliwym bohaterem pierwszego z nich jest trójkąt równoboczny, ale nie jest to charakterystyka. Autor nie przedstawia tu rozlicznych i skądinąd bardzo ciekawych własności tej figury, lecz tropi jej czasami mocno ukrytą obecność w rozlicznych konfiguracjach geometrycznych. Nie ma żadnej przesady w tytule. Zapoznając się z kolejnymi przykładami, czujemy się jak na pokazie magii, tyle że zamiast królików z kapelusza wyłaniają się trójkąty równoboczne. A jak już je zauważymy, to pozornie chaotyczna sytuacja nabiera ładu i widać, jak znaleźć rozwiązanie.Drugi artykuł dotyczy „sprawiedliwego” podziału przysłowiowego tortu. Tort oznacza tu dowolne dobro, które nie może być matematycznie podzielone na równe części. W przypadku podziału na dwie części powszechnie znana jest procedura, która można streścić jako „jeden dzieli, drugi wybiera”. Opis jej zastosowania znajdujemy już w Biblii. Tak właśnie Abraham i Lot podzielili między siebie krainę Kanaan. Sprawa komplikuje się jednak, gdy podziału należy dokonać pomiędzy większą liczbę osób lub gdy próbujemy podzielić dobra z natury niepodzielne. Jak na przykład dwóch kolegów powinno podzielić między siebie komputer i rower?Z pewnością są to problemy o dużym znaczeniu praktycznym. Można jedynie mieć wątpliwość, czy to jeszcze są problemy matematyczne. Problemami tymi zajął się na serio polski matematyk Hugo Steinhaus, który słynął z zainteresowania zadaniami leżącymi na styku matematyki, innych dziedzin wiedzy i działalności praktycznej. Śmiało można go nazwać współtwórcą współczesnej matematyki stosowanej. Artykuł w przystępnej formie przedstawia rozwiązania problemu podziału zaproponowane przez Steinhausa i innych matematyków.Trzeci, ostatni artykuł dotyczy prostokątnego układu współrzędnych. Przylgnęła do niego nazwa kartezjańskiego układu współrzędnych od nazwiska wielkiego, siedemnastowiecznego filozofa i matematyka Ren´e Descartes’a zwanego również Kartezjuszem. Legenda głosi, że wpadł on na pomysł układu, gdy leżąc w łóżku, obserwował muchę chodzącą po suficie i zastanawiał się, jak najprościej opisać komuś aktualne położenie muchy. Miał wówczas dojść do wniosku, że położenie najlepiej opisać, podając odległości muchy od dwóch sąsiednich ścian. Ile jest prawdy w tej legendzie?Z jednej strony wydaje się, że podobne pomysły pojawiały się to tu, to tam znacznie wcześniej. Z drugiej strony, na próżno szukać w dziele Kartezjusza o geometrii charakterystycznego obrazka z dwiema prostopadłymi osiami. Trzeba było pracy jeszcze jednego pokolenia matematyków, aby pomysły przyjęły znany nam dzisiaj kształt.Układ współrzędnych ułatwił rozwiązanie wielu problemów praktycznych, ale przede wszystkim pozwolił połączyć na nowo różne działy matematyki. Już w matematyce starożytnej Grecji można wyróżnić geometrię i arytmetykę, ale stanowiły jeszcze pewną całość. Matematycy tego czasu swobodnie używali metod geometrycznych do rozwiązania problemów arytmetycznych i odwrotnie. Wieki rozwoju oddaliły te dwa filary matematyki od siebie. Wprowadzenie układu współrzędnych pozwoliło odnaleźć nowe, twórcze powiązanie między nimi, które w krótkim czasie zaowocowało stworzeniem zupełnie nowych narzędzi matematycznych (np. w postaci rachunku różniczkowego i całkowego).Autorka artykułu pokazuje liczne przykłady elementarnych problemów geometrycznych, których rozwiązanie ułatwia zastosowanie współrzędnych, ale przedstawia też jedno z tych mniej oczywistych powiązań pomiędzy geometrią i arytmetyką, których odkrycie umożliwiło zastosowanie układu współrzędnych. Chodzi tu o twierdzenie Picka, które sprowadza obliczanie pola pewnych wielokątów do liczenia szczególnych punktów na płaszczyźnie (tzw. punktów kratowych).

Komitet Organizacyjny konkursu „Kangur Matematyczny” oddaje do rąk Czytelnika kolejny tomik Miniatur Matematycznych. Treści zawartych w nim artykułów kierujemy przede wszystkim do młodzieży szkół ponadpodstawowych, mamy jednak nadzieję, że okażą się również ciekawe dla nauczycieli oraz wszystkich pasjonatów matematyki.Tegoroczny zestaw miniatur pokazuje matematykę jako dziedzinę spójną w swojej różnorodności i łączącą pokolenia, dostarczającą wspólnego języka jakim porozumieć mogą się ze sobą uczniowie, nauczyciele i naukowcy, sympatycy różnych działów w obrębie samej matematyki, a nawet — jeśli tylko byłoby to możliwe — ludzie różnych epok historycznych.Często używa się porównania zdobywania wiedzy matematycznej do nauki języków obcych. Podkreśla się przy tym potrzebę wytrwałości i systematycznej pracy, zwracając uwagę na konieczność poznawania pojęć matematycznych w pewnej kolejności, tak samo jak ważne jest to podczas nauki języków obcych. O ile, dla przykładu, można być znawcą świata zwierząt, nie mając zbyt głębokiej wiedzy na temat botaniki, o tyle trudno posługiwać się płynnie w mowie i piśmie językiem obcym bez opanowania kolejno coraz bardziej złożonych struktur gramatycznych i pewnego zakresu słownictwa. Tak samo bez znajomości pojęć mniej zaawansowanych nie da się zrozumieć matematyki bardziej zaawansowanej, zwłaszcza że pojęcia trudniejsze często określane są przy pomocy pojęć podstawowych. Walorem języka matematyki jest jego uniwersalność i ponadnarodowość, zaś o jego zastosowaniach do opisu świata nikomu nie trzeba przypominać.Myślimy często, że chociaż matematyka towarzyszy człowiekowi od „niepamiętnych czasów”, jednak rozwija się i jest na dużo wyższym poziomie niż sto, dwieście czy tysiąc lat temu. Tego tematu dotyka pierwsza miniatura zatytułowana „Czego nie wiedzą matematycy”. Znajdziemy w niej przykłady problemów arytmetycznych, które od wielu lat, a nawet od wieków pozostają nierozwiązane. Okazuje się, że mimo rozwoju matematyki i jej znaczenia dla postępu cywilizacyjnego, wciąż istnieją pytania otwarte, na które nie są znane odpowiedzi lub znane są tylko odpowiedzi częściowe — na przykład dotyczące pewnych przypadków szczególnych. Co więcej, oryginalne sformułowania tych zagadnień są wciąż aktualne i nieraz brzmią bardzo prosto. Autor przyprawia merytoryczny opis takich zagadnień szczyptą historii sięgającej nawet aż do czasów starożytnych. Podsumowanie stanowi rozdział pokazujący matematykę jako proces stawiania pytań, formułowania hipotez, badania argumentów wzmacniających przekonanie o ich prawdziwości i wreszcie poszukiwania ich formalnych dowodów.

Trzymasz w rękach zbiór opowiadań, który da Ci dokładnie to, czego się spodziewasz, spoglądając na tytuł. Obrazy życia codziennego wyrwane z ram pośpiechu, bez zwyczajowego bagatelizowania drobnych chwil, nabierają zupełnie nowego kolorytu. Jest i śmieszno, i straszno. Przede wszystkim zaś interesująco. A kto nie przeżył czegoś, czego nie da się logicznie wytłumaczyć, zbadać przysłowiowymi szkiełkiem i okiem? Andrzej A. pochylił się również nad tymi historiami. Przygotuj się na to, że po lekturze tej książki uważniej będziesz spoglądał na każdy cień, który za Tobą się ciągnie. Nie bez powodu kiedyś powiedziano, że najciekawsze opowieści pisze właśnie życie. Przeczytaj je.