Pages

31 January 2016

Wat is een trapezium?

Op de bovenstaande vraag is het antwoord enkel in etymologische zin eenvoudig: in het Grieks is trapeza = tafel, en trapezion = tafeltje.


Blijkbaar hadden de oude Grieken tafeltjes met uitklapbare poten, die naar buiten helden als het tafeltje opgesteld stond. In het vooraanzicht van zo'n tafeltje herkent men zonder moeite de meetkundige figuur die bekend is als gelijkbenig trapezium. Maar wat is de algemene definitie?


De oudheid: definities 1 en 2

Euclides begint zijn Elementen met een lijst van 23 definities, met als voorlaatste
22. Over vierzijdige figuren: een vierkant is een figuur die rechthoekig en gelijkzijdig is, een rechthoek de figuur die rechthoekig maar niet gelijkzijdig is, een ruit een figuur die gelijkzijdig maar niet rechthoekig is, het parallelogram een figuur die gelijke overstaande zijden en hoeken heeft maar noch rechthoekig noch gelijkzijdig is. En laat vierhoekige figuren andere dan deze trapezia genoemd worden.
In onze hedendaagse opvattingen is de verzameling van de parallellogrammen een moederverzameling met als deelverzamelingen: die van de ruiten, daarbinnen die van de rechthoeken, daarbinnen die van de vierkanten. Bij Euclides vormen vierkanten, rechthoeken, ruiten en parallellogrammen disjuncte verzamelingen, en bij hem is er nog een extra disjuncte verzameling: die van de trapezia, waarbinnen alles valt wat geen parallellogram (in de moderne opvattingen) is.


Onder trapezium vallen bij Euclides dus: vierhoeken met exact twee evenwijdige zijden, en vierhoeken zonder evenwijdige zijden. Die benaming is zeer bizar, want er is geen reden om een vierhoek zonder speciale zijden of hoeken anders te noemen dan vierhoek. Men zou die passage bij Euclides zelfs als een corruptie kunnen beschouwen, ware het niet dat Archimedes één enkele keer (Het evenwicht van vlakken stelling 15) spreekt van een trapezium waarvan twee zijden evenwijdig zijn, hetgeen impliceert dat er ook zijn zonder evenwijdige zijden. Die ene plaats lijkt ook de enige bevestiging te zijn (en dan nog onrechtstreeks) van 'trapezium' als 'onregelmatige vierhoek'. Behalve op die ene plaats verstaat Archimedes onder trapezium altijd stilzwijgend trapezium waarvan (exact) twee zijden evenwijdig zijn en ook de trapezia bij Euclides zelf (De Elementen stelling 35, De Verdeling van figuren vanaf stelling 4) zijn vierhoeken met exact twee evenwijdige zijden.

Latere commentatoren hebben die halfslachtige terminologie op logische wijze hersteld: trapezium (tafeltje) voor een vierhoek met exact twee evenwijdige zijden, trapezoïde (onvolmaakt tafeltje) voor een vierhoek zonder evenwijdige zijden. Bij Posidonius e.a. zijn de vierhoeken dus opgedeeld in zes disjuncte verzamelingen.


De bizarre trapezium-terminologie van de Elementen is gelukkig nooit ingeburgerd geraakt, en gedurende twee millennia betekende een trapezium enkel voor wetenschapshistorici eventueel nog iets anders dan een vierhoek met exact twee evenwijdige zijden. In woordenboeken en wiskundeboeken van mindere kwaliteit vindt men vaak vierhoek met twee evenwijdige zijden, waarbij de (terecht) argwanende lezer zich afvraagt of een vierhoek met twee stellen evenwijdige zijden daar ook onder valt. Goede auteurs vermijden dergelijke dubbelzinnigheden. Zo vinden we in Kramers' Algemeene kunstwoordentolk (1847) het trapezium gedefinieerd als een vierhoek met ongelijke zijden, waarvan slechts twee evenwijdig loopen. (Wel met introductie van een nieuwe dubbelzinnigheid: heeft een gelijkbenig trapezium 'ongelijke zijden'?) Exact twee evenwijdige zijden is ook de definitie in de gezaghebbende woordenboeken Oxford English Dictionary en Woordenboek der Nederlandsche Taal. Beide vernoemen ook de definitie van Euclides, maar enkel omwille van haar historisch belang.


 1800: definitie 3

In 1795 verscheen in London A mathematical and philosophical dictionary, 2 volumes, door Charles Hutton (hier te consulteren). Door een vergissing of om een andere obscure reden heeft Hutton de klassieke definities van de woorden trapezium en trapezoïde (in het Engels trapezoid) omgewisseld. Bij hem is een trapezium dus een vierhoek zonder evenwijdige zijden. Het zou om een onschuldige voetnoot in de wetenschapsgeschiedenis gaan ware het niet dat de Verenigde Staten en Canada deze definitie overgenomen hebben en tot de dag van vandaag gebruiken. Een trapezium heeft dus géén evenwijdige zijden in het Amerikaans Engels, en exact twee evenwijdige zijden in het Brits Engels! De verdienste van Hutton is wel dat hij zich uitslooft om niet minder dan 16 eigenschappen te geven van zijn totaal onregelmatig "trapezium". Hironder de eerste drie, figuren inbegrepen.




1900: definitie 4

De drie voorafgaande definities hebben dit gemeen, dat parallellogrammen géén bijzondere trapezia zijn, zoals bij Euclides trouwens àlle definities exclusief zijn: vierkanten, bijvoorbeeld, zijn geen bijzondere rechthoeken. Die laatste opvatting is in de loop der tijden opgegeven, en weinig wiskundigen zullen een vierkant niét als een bijzondere rechthoek zien. Ook (woorden)boeken met een exclusieve definitie van trapezium geven een inclusieve definitie van vierkant. Zo vinden we in de Algemeene kunstwoordentolk voor "quadraat": een gelijkzijdige rechthoek.

De inclusieve definitie vierhoek met minstens één stel evenwijdige zijden lijkt iets van de twintigste eeuw te zijn, en het is opmerkelijk dat exclusiviteit zo lang de regel geweest is voor het trapezium en alleen het trapezium. Als oudste vermelding wordt wel genoemd Wooster Woodruff Beman & David Eugene Smith, New plane and solid geometry (1900), en het is symptomatisch dat zij die definitie in later werk teruggedraaid hebben. In elk geval, vanaf het midden van de twintigste eeuw waren de beide definities zeer concurrentieel en men treft ze gelijktijdig in dezelfde biotoop aan. Zo waren anno 1965 de Vlaamse middelbare meetkundeboeken van Dalle & De Waele exclusief, die van Bilo inclusief.  


2000: kiezen tussen 2 en 4

Bij het begin van de 21ste eeuw lijken de inclusieven aan de winnende hand, en dat is zeer begrijpelijk: een inclusieve opbouw met ineengrijpende deelverzamelingen beantwoordt beter aan de moderne opvattingen dan een exclusieve met disjuncte verzamelingen. Toch is de strijd nog niet beslecht. Hieronder volgen twee 21ste-eeuwse exclusieven, zo van het Internet geplukt:


en (met het Amerikaanse trapezoid voor ons trapezium)


De statige Oxford English Dictionary en Woordenboek der Nederlandsche Taal vernoemen de inclusieve 'nieuwkomer' niet eens!

Samenvatting

Bij elke auteur is 'trapezium' een vierhoek met een kenmerkend aantal evenwijdige zijden. Geordend volgens moment van introductie is dit aantal evenwijdige zijden (zie hierboven):
  1. hoogstens twee
  2. exact twee
  3. nul
  4. minstens twee
en vandaag de dag zijn 'exact twee' en 'minstens twee' beide nog competitief. Tot besluit willen we eens een relevant argument geven ten gunste van de oudste en meest verguisde definitie (Euclides, definitie 1): bij hem is trapezium = afgeknotte driehoek. Recht afgeknot = trapezium met exact twee evenwijdige zijden, schuin afgeknot = trapezium zonder evenwijdige zijden.
 

*

Toegevoegd 3 september 2017.  Guido Gezelle onderhield een 'Wisselbank' waarin 'schuimwoorden' vervangen werden door taaleigen Vlaamse woorden. Voor 'trapezium' stelde hij voor: haaivierkant. (Mijnheer Gezelle, door Michel Van der Plas, Lannoo, 1990, p.371) Het is ons niet duidelijk waar Gezelle die 'haai' ziet.





25 January 2016

Order out of chaos


 I saw the angel in the marble
and carved until I set him free

This fine apocryphal Michelangelo quote has been improved to the point of giving a simple recipe to make a marble David: Chip away everything that doesn't look like David. These fake quotes express the idea that the highly finished result was already virtually present in the raw material and only needed an artist's hand to get exposed. It's a small step from art to mathematics, and we'll give two recipes to expose the order virtually present in apparent chaos

In this (also here) paper from 1967, the mathematician Theodore Motzkin remarked 
Whereas the entropy theorems of probability and mathematical physics imply that, in a large universe, disorder is probable, certain combinatorial theorems show that complete disorder is impossible. (p.244)
The very first really surprising theorem in any calculus course is an illustration of this principle: from any sequence of real numbers you can chip away terms until you are left with a monotone sequence. To see how unexpected this is, think of the sequence

sin(1), sin(2), sin(3),...

rising and falling along the sine curve, or of a sequence produced by a random generator.

We start with the (quantitative) version for finite sequences, which we'll call lists. The longer the list, the longer the monotone sublist hidden in it! Here it comes, definitions included.


 An example may be useful.


The lowest non-trivial case has n=2: any list of 5 terms contains a monotone sublist of 3. Less than 5 terms will not do, as shown by the list (2,1,4,3) which does not contain any monotone sublist of 3.

The infinite version is the one met in calculus. We also include the definitions.


Note that for the infinite case we don't have an effective procedure; it's a typical existence theorem.

To return to Michelangelo: he knew beforehand what would come out of his marble after enough chipping. But we, poor mathematicians! We know we will end up with a monotone list or sequence, but we are unable to decide beforehand what it will be: increasing or decreasing! Frustrating, no?

*









14 January 2016

De vrijzinnigheid in Vlaanderen (5)

(vervolg van aflevering 4)

In 2015 trof ik, als ex-lid van allerlei vrijzinnigs, in mijn brievenbus gratis een boekje aan, uitgegeven door het Vrijzinnig Centrum Geuzenhuis uit Gent.


Ikzelf kan in één zin definiëren wat een vrijzinnige is (iemand die niet aan bovennatuurlijke waarheden gelooft en die tegen de invloed van de godsdienst op het openbaar leven is) maar er zijn 120 bladzijden nodig om het theologisch amalgaam Vrijzinnig Humanisme zo te definiëren dat "goede" (politiek-correcte belgicistische reactionaire islamofiele) vrijzinnigen erbinnen vallen en "slechte" vrijzinnigen erbuiten. De obligate kop van Jut wordt al op bladzijde 10 genoemd, kwestie van er vanaf te zijn. Het gaat om Filip Dewinter, boegbeeld van een partij (VB) waarin vrijzinnigen oververtegenwoordigd zijn. Dat is natuurlijk onaanvaardbaar!
Op zijn website zegt hij zelf vrijzinnig te zijn maar ondertussen is hij ook wel voorstander van de uitvoering van de doodstraf en een tegenstander van abortus... Geen humanist dus.
We kunnen alvast opsteken dat een 'vrijzinnig humanist' tegen de doodstraf en voor abortus moet zijn; dat is blijkbaar zo vanzelfsprekend dat het als statement gegeven wordt, voorafgaand aan 100 bladzijden verdere exegese. Ikzelf, die ook voor de doodstraf ben, kan meteen alle hoop op accreditering als "vrijzinnig humanist" opbergen. Ik troost mij met de gedachte dat dit ook het geval is voor de retrograde burgemeester van Gent, die zijn loketten gevuld wil zien met zeloten van een achterlijke woestijngodsdienst, want  
vrijzinnig humanisten zijn voor een verbod op het dragen van religieuze symbolen voor overheidsambtenaren (blz. 58)
Er bestaat blijkbaar een hele parate lijst lijst van do 's en don't 's voor "vrijzinnig humanisten", en onze visionaire burgervader was net iets te schaamteloos retro-clericaal om in de prijzen te vallen.

En van prijzen gesproken. Titularis van de Geuzenprijs 2014 is de heer Dyab Abou Jahjah, in binnen- en buitenland onvermoeibaar, en bepaald niet zachtzinnig, op de barricades ter verdediging van Allah en zijn profeet. Van de VRT-studio's naar het 'humanistisch-vrijzinnig' pantheon is maar een kleine stap voor onze salonfähige en fotogenieke moslimschutter.


Zijn daden en woorden stelt hij vanuit een humanistisch perspectief, aldus de vrijzinnig-humanistische woordvoerders achter de prijs. (Ongelooflijk? lees deze hallucinante woorden hier zelf na.) Men ziet ogenknipperend aan hoe de eretitel humanistisch van Erasmus overgaat op een gewelddadige godsdienstfanaticus, en realiseert zich meteen hoe totaal vervreemd van haar anticlericale roots en voormalige achterban de huidige establishment-'vrijzinnigheid' is. Om Presser te parafraseren:

het obscurantisme is teruggekeerd onder de naam 'vrijzinnigheid'

Om het eens zeer eenvoudig te formuleren: een echte vrijzinnige is tegen de islam, en moet daar niet eens lang over nadenken.

*