L'analogia induttiva è un'arma matematica potentissima che permette di rappresentare algebricamente anche ciò che nemmeno riusciamo a immaginare. Applicata alla geometria solida, permette, per esempio, di esprimere proprietà e relazioni universali, cioè definite per spazi di qualsiasi dimensione.
Vuoi un assaggio? Vediamone qui alcune che riguardano l'ipercubo.
I vertici sono elementi di dimensione k = 0, gli spigoli elementi di dimensione k = 1, le facce elementi di dimensione k = 2, le celle elementi di dimensione k = 3, etc.
Si definisce ipercubo la generalizzazione del cubo in spazi superiori a ℝ3, cioè spazi n-dimensionali con n > 3.
Indichiamo con N(n,k) l’elemento di dimensione k di un ipercubo n-dimensionale.
Per esempio:
N(3,2) = F3 = numero di facce in ℝ3.
Si osserva che N(n,k) = 0 se e solo se n< k.
Alcuni tuoi compagni del liceo hanno affrontato la MISSIONE IPERCUBO, scoprendo bellissime proprietà...
Per l'ipercubo, si dimostra la seguente relazione ricorsiva (che cioè lega i termini di una successione ai termini precedenti) fra un elemento di uno spazio e altri di spazi inferiori:
N(n+1,k) = 2 · N(n,k) + N(n,k-1)
Bella! Ma dipende da altri elementi...
Si può anche esprimere un singolo elemento n-dimensione indipendentemente dagli altri, cioè dipendente soltanto dalla dimensione dello spazio a cui appartiene:
Fantastico! Non ci credi? Fai bene, un matematico non si ferma mai all'apparenza. Ecco la dimostrazione per la formula del numero di vertici nello spazio n-dimensionale...
... per gli spigoli...
... e per le facce:
... ma c'è una relazione ancora più potente che le riassume tutte e 3 in sé: eccola!
Ancora una volta, ricorriamo all'induzione per dimostrarla:
Hai visto com'è potente l'analogia in matematica? Il percorso sull'ipercubo è concluso, ma non finisce qui...