History and Hermeneutics for Mathematics Education

Storia ed Ermeneutica per la Didattica della Matematica

 

 

 

A work by Franceschinis (1787)

Un’opera di Franceschinis (1787)


 

 

Franceschinis, F.M. (1787), Opuscoli matematici, Remondini, Bassano

 

Nella memoria De’ logaritmi de’ numeri negativi, inclusa in Opuscoli matematici, Francesco Maria Franceschinis si proclama assertore della tesi leibniziana ed euleriana riguardante la disputa sulla natura dei logaritmi dei numeri negativi e dedica ad essa una dissertazione. L’Autore riprende l’introduzione neperiana ed esordisce con la presentazione dell’isomorfismo tra la progressione aritmetica degli esponenti e la progressione geometrica delle potenze, e scrive:

 

“I logaritmi [...] altro non sono, che i termini di una qualunque progressione aritmetica corrispondenti per ordine ai termini di una qualunque progressione geometrica [...] Secondo questa idea le due serie sono tra loro indipendenti, onde la stessa progressione aritmetica potrà dare allo stesso tempo la serie de’ logaritmi per i termini d’infinite progressioni geometriche diverse: così ogni quantità potrà avere infiniti logaritmi [...] e viceversa ogni quantità potrà essere logaritmo d’infinite quantità diverse” (Opuscoli matematici, p. 12).

 

Subito, però, Franceschinis nota che la questione posta in termini così generali necessita di una qualche precisazione (“Ma di qual utilità sarebbero i logaritmi, se si prendessero in quella loro generalità?” p. 13), e nota: “È dunque necessario che le due progressioni sieno in qualche modo tra loro dipendenti, e perciò sieno determinate” (p. 14). Per precisare questa “dipendenza” è necessario fissare due coppie di termini corrispondenti nelle successioni introdotte: in questo modo, suggerisce lo stesso Autore, risulteranno subito determinati “la ragione, e la differenza, e perciò tutti gli altri termini della geometrica, e dell’aritmetica progressione” (p. 14). Si fissano, innanzitutto, rispettivamente in 1 ed in 0 i primi termini delle due successioni, ovvero si suppone (per ogni valore accettabile della base): log1 = 0.

Dopo aver ricordato le proprietà dei logaritmi (“i quattro Teoremi, che tutto l’utile ne fanno”, p. 16), nota l’Autore:

 

“Ora perché possiamo godere del vantaggio, che nel calcolo ne presentano i logaritmi, cioè onde per essi risalire possiamo alle quantità, è necessario, che tutti sieno presi in uno stesso sistema” (Opuscoli matematici, p. 17).

 

E da qui egli immediatamente passa alla questione ritenuta centrale per quanto riguarda il problema dei logaritmi dei numeri negativi:

 

“Fissato il rapporto dei due primi termini delle due serie in modo, che tutti i numeri positivi abbiano il loro logaritmo, i numeri negativi il potranno pure avere nel medesimo sistema?” (Opuscoli matematici, p. 17).

 

La sentenza di Franceschinis è drastica: “dalla genuina, e prima idea de’ Logaritmi deducesi evidentemente non darsi i logaritmi de’ numeri negativi” (p. 19). Ecco la motivazione addotta:

 

“Perché nel sistema medesimo, che i logaritmi inchiude di tutti i numeri positivi, quelli pure si avessero de’ numeri negativi, sarebbe primieramente necessario il poter fingere una progressione geometrica, in cui essendo compresi [...] i numeri positivi possibili potessere pure essere compresi... i negativi. Ma questo è impossibile” (Opuscoli matematici, pp. 19-20).

 

L’Autore giustifica questa affermazione ricordando che una progressione geometrica di base h e ragione j (con h positivo e diverso da 1 e j intero) non può assumere valori non positivi. “Dove dunque saranno i logaritmi de’ numeri negativi?” si chiede l’Autore (p. 21); e subito introduce una tesi proposta, tra gli altri, da d’Alembert:

 

“Non v’è altro ripiego, che asserire, che il medesimo logaritmo corrisponde al medesimo numero, sia positivo, che negativo. Ciò diffatti procura di persuadere d’Alembert dicendo [...] che la progressione negativa è il complemento della positiva, poiché esse riunite ne danno tutte le medie proporzionali possibili” (Opuscoli matematici, p. 21).

 

L’affermazione alla quale l’Autore si riferisce merita attenzione e può essere illustrata attraverso un semplice esempio: sappiamo, infatti, che la “media proporzionale” tra 1 e 4 è 2; la tesi di d’Alembert porterebbe ad affermare che anche il valore -2 gode della stessa proprietà rispetto a 1 ed a 4, in quanto risulta: (1)(4) = (+2)(+2) = (-2)(-2). Per confutare l’asserzione di d’Alembert, Franceschinis osserva:

 

“In una progressione geometrica ciascun termine non ha la sola relazione di essere media proporzionale, lo che a tutti conviene fuori che al primo, e all’ultimo, ma quello altresì di essere estremo, e terza proporzionale, lo che a tutti conviene” (Opuscoli matematici, p. 21).

 

Riprendendo l’esempio precedente, infatti, sia +2 che -2 possono essere considerati alla stregua di “media proporzionale” tra 1 e 4, ma soltanto il valore positivo, +2, può essere considerato “estremo” con 4 ed 8 nella proporzione: 2 : 4 = 4 : 8 .

Francesco Maria Franceschinis ritiene di poter con ciò affermare la sostanziale estraneità delle quantità negative da una progressione geometrica e prosegue quindi nell’esame di un secondo argomento indicato dai sostenitori delle tesi di Bernoulli (l’opinione è espressa, tra gli altri, dallo stesso d’Alembert). Ma il giudizio dell’Autore è, ancora una volta, radicalmente negativo:

 

“Essere cioè 2log1 = 2log(-1), e provarsi dall’essere 1 : (-1) = (-1) : 1, onde ne nasce (-1)(-1) = (+1)(+1) e 2log1 = 2·log(-1) (del qual argomento sembrano trionfare i Bernoulliani) trovasi, esaminato a fondo essere insussistente” (Opuscoli matematici, p. 25).

 

La ragione di questa opposizione è così spiegata: “poiché da questo, che sia (-1)(-1) = (+1)(+1) non si può dedurre, che sia 2log1 = 2log(-1) quando pure non deducasi essere -1 = 1, lo che niun buon Matematico mai vorrà” (p. 25); l’Autore nota infatti che “siccome [...] nel passaggio delle potenze alle radici conviene usare di molta cautela, questa pure sarà necessaria passando dai logaritmi delle potenze a quelli delle radici” (pp. 26-27).

In sostanza, Franceschinis sottolinea che per estrarre la radice quadrata di entrambi i membri dell’uguaglianza (-1)(-1) = (+1)(+1) siamo tenuti ad imporre opportune condizioni (“usare di molta cautela”) per evitare evidenti assurdità quali +1 = -1. Ed analoghe precauzioni sono necessarie nell’estrazione del logaritmo nell’esempio sopra riportato “perché l’equazione sussista” (p. 27).

La trattazione di Franceschinis prosegue con l’esame della questione della curva logaritmica: sempre in contrasto con d’Alembert, Franceschinis nega che il grafico cartesiano dell’equazione y = logx possa essere costituita da due rami simmetrici rispetto all’asse delle ordinate; ciò è indicato dal grande pensatore francese e da molti altri sostenitori della realtà dei logaritmi dei numeri negativi, tra i quali gli stessi Riccati. Così replica Franceschinis:

 

“Come può egli [il riferimento è a d’Alembert] poi proporre il problema della costruzione della logaritmica in modo, che resti esclusa l’idea della progressione geometrica, se questa ne forma la essenza? [...] nella quale progressione geometrica è impossibile il passaggio dal 0 al negativo” (Opuscoli matematici, pp. 31-32).

 

Anche altri argomenti sostengono l’opinione dei matematici schierati per la realtà dei logaritmi dei numeri negativi; Franceschinis li presenta e si appresta a confutarli:

 

“Dalla equazione dx/x=dy crede Bernoulli, e d’Alembert dedursi invincibilmente, darsi i logaritmi de’ numeri negativi, ed essere essi eguali ai logaritmi de’ numeri positivi, poiché, dicon essi, l’equazione dx/x = -dx/(-x) = dy, onde sarà y = logx = log(-x)” (Opuscoli matematici, p. 37).

 

Franceschinis non ritiene però decisivo questo argomento e, dopo aver premesso che “l’equazione differenziale non ne dà mai espressamente la natura, e l’andamento della curva, ma solo ne esprime la relazione degli elementi delle coordinate”, sottolinea: “perché il doppio segno delle semiordinate indichi un doppio ramo di curva, è necessario, che questo doppio segno siavi necessariamente inchiuso, né basta, che si possa l’uno per l’altro prendere salvando l’equazione” (p. 37).

Per giustificare la propria opinione, l’Autore indica quale controesempio l’equazione differenziale:

 

2dy/y = -dx/x

 

“Se suppongo mutato il segno alla x, l’equazione differenziale non si muta, perché -dx/x = dx/(-x) [...] dunque la curva ha un ramo, che corrisponde alle x negative?” (p. 38). E subito risponde l’Autore integrando l’equazione proposta ed ottenendo una funzione in cui, “posta x negativa, y diventa immaginaria. Dunque la curva non può avere un ramo corrispondente ad x negativa” (pag. 38). La conclusione è decisa: “Così non dovrò poter argomentare un ramo negativo della logaritmica dal trovare, che mutando il segno all’ordinata non si muta l’equazione differenziale della logaritmica” (p. 38).

Prima di abbandonare la questione della curva logaritmica, Franceschinis non risparmia un’ulteriore critica alle argomentazioni bernoulliane:

 

“Di più il raziocinio del Bernoulli parmi che supponga in certo modo quello che è in questione. Diffatti come può egli conchiudere essere log.x = log.(-x) dall’essere dx/x = -dx/(-x), se non suppone -dx/(-x) essere il differenziale del logaritmo di -x, e perciò darsi tale logaritmo, ed essere reale, giacché reale è sicuramente il suo differenziale?” (Opuscoli matematici, pp. 38-39).

 

La trattazione prosegue con l’esame di un’altra questione collegata ad altre annotazioni di d’Alembert. Questi, riferendosi all’equazione esponenziale, sottolinea che “ci possono essere infiniti valori di x, che ne diano un doppio valore di y” (p. 43); ad esempio, risulta: (+2)2 = (-2)2 = 4 e (+2)4 = (-2)4 = 16 etc. La risposta di Franceschinis è la seguente:

 

“Io credo, che l’equazione [...] non dia pel ramo negativo, che dei punti conjugati, e sconnessi, e non continuati, talmente che vi sono infiniti punti dell’asse, a cui non corrisponde ordinata negativa [...] onde l’equazione non è generale, e non si adatta a tutti i punti dell’asse, e perciò il ramo negativo della curva non può essere composto di punti uniti, ma solo di punti divisi” (Opuscoli matematici, pp. 43-44).

 

See moreover:

Si veda inoltre:

 

Euler, L. (1787) Institutiones Calculi Differentialis cum eius usu in Analysi Finitorum ac Doctrina Serierum, I, II, Galeati, Pavia (II ed.; I ed.: 1755).

Euler, L. (1796), Introduction a l’Analyse Infinitésimale, I, II, Barrois, Paris (I ed. in French).

 


Syllogismos.it

History and Hermeneutics for Mathematics Education

(Giorgio T. Bagni, Editor)


Back to Library/Biblioteca

Back to Syllogismos.it Main Page

Torna a Syllogismos.it Pagina Principale