Calcolo delle Probabilità — Macroargomento 1: Spazi ed eventi

Lezione 2. La Teoria Assiomatica

0 · Domande flash — prova a rispondere prima di leggere

Quali sono i tre elementi di una teoria assiomatica?

Concetti primitivi (non si definiscono), postulati o assiomi (non si dimostrano), teoremi (si dimostrano a partire dai primi due).

Che differenza c'è tra un assioma e un teorema?

L'assioma è assunto vero senza dimostrazione; il teorema è dimostrato logicamente a partire da assiomi o da altri teoremi.

Da quali tre parti è fatto un teorema?

Enunciato (o ipotesi), tesi, dimostrazione.

1 · In 30 secondi

Il calcolo delle probabilità sarà costruito come sistema assiomatico: si parte da concetti primitivi non definibili e da assiomi non dimostrati, e da lì si dimostrano teoremi con regole logiche. Un sistema fatto bene è coerente (senza contraddizioni) e completo (ogni enunciato è decidibile); se trova riscontro applicativo, genera un modello.

2 · Collocazione

RichiedeLez. 1 (fenomeni aleatori)
Serve perLez. 5 (concetti primitivi del calcolo), lez. 9 (postulati e teoremi della probabilità)

3 · Concetti chiave

In Ripasso le definizioni sono coperte: richiama a mente, poi clicca «mostra».
TermineDefinizione breveEsempioNon-esempio
Concetto primitivo Elemento non definibile, reso «scontato» da convinzioni universali; si esplicita con esempi e linguaggio Numero (aritmetica); punto, retta, piano (geometria)Il teorema di Pitagora (si dimostra)
Postulato o assioma Affermazione non dimostrata o non dimostrabile, fondamento della teoria «Esiste un'unica retta per due punti»; l'uguaglianza x = x«La somma degli angoli di un triangolo è 180°» (si dimostra)
Teorema Affermazione dimostrata logicamente a partire da assiomi o proposizioni derivate Teorema di Pitagora; somma degli angoli = 180°Gli assiomi di Euclide (non si dimostrano)
Regole logiche Assiomi particolari, veri in ogni possibile interpretazione e assegnazione di valori x = x, qualunque sia il contestoUn'ipotesi empirica da verificare

4 · Formule essenziali

Lezione senza formule di calcolo. L'unica scrittura simbolica è la regola logica dell'uguaglianza: x = x, ∀x (pag. 6).

5 · Cuore della lezione

La struttura di un teorema (pag. 5)

Enunciato (ipotesi)Condizioni iniziali di partenza; arbitrarie, non si dimostrano
TesiLa conseguenza da ottenere a partire dalle ipotesi
DimostrazioneProcedura che porta dall'ipotesi alla tesi usando concetti primitivi, assiomi, regole logiche e teoremi già dimostrati

Le 6 tecniche di dimostrazione (pagg. 5–6)

Per definizioneSi usa una definizione già introdotta
Per un assiomaSi sfruttano le affermazioni dei postulati
Per un teorema precedenteSi ricorre a risultati già dimostrati
Per ipotesi assurdaSi suppone falsa la tesi e si arriva a una contraddizione
Per un passo precedenteSi riusano parti di dimostrazioni già svolte
Per induzioneVale per il primo elemento e per un elemento qualsiasi → vale per tutti

Esempio svolto della dispensa (pagg. 7–8): due rette distinte r ed s hanno al massimo un punto in comune. Dimostrazione per assurdo: se avessero due punti in comune, per l'assioma di unicità («per due punti passa una sola retta») sarebbero la stessa retta — contro l'ipotesi che siano distinte. Assurdo: la tesi è vera.

Qualità di un sistema assiomatico (pag. 9): consistente (o coerente) se non contiene enunciati veri e falsi insieme; completo se ogni enunciato si può dimostrare vero o falso. Un insieme coerente di teoremi con riscontro applicativo è un modello. Il calcolo delle probabilità è un sistema assiomatico coerente e completo.

6 · Trappole

7 · Quiz della lezione (10 domande)

Domande originali della dispensa (pagg. 12–14). Scegli una risposta: ricevi subito esito e spiegazione.

Fonte. Lucio Palazzo, 2. La Teoria Assiomatica, dispensa pdf/02.pdf, 14 pagine fisiche. Elementi del sistema: pagg. 3–4; struttura del teorema: pagg. 5–6; esempio svolto: pagg. 7–8; caratteristiche: pag. 9; quiz: pagg. 12–14. Riferimento: D. Piccolo, Statistica per le decisioni, il Mulino, 2020, pagg. 189–190.