Cómo demostrar que el camino más corto posible entre dos puntos es una línea recta

Pregunta: ¿Cómo pruebo que el camino más corto posible entre dos puntos es una línea recta?

(Descargo de responsabilidad: podría estar equivocado. ¡Si estoy equivocado, estaría muy agradecido si alguien me corrige!)

Usted no Le DAN que la distancia más corta es la distancia recta. Luego trabaja con este punto de partida (“axioma”) y desarrolla otros teoremas. En esta colección de axiomas y teoremas, se dice que está trabajando con geometría euclidiana o geometría elemental.

Existen otros tipos de geometrías, en las cuales la distancia más corta NO es la distancia recta. Esos pueden llamarse geometrías no euclidianas, geometrías de Riemann, topografía u otros nombres.

Usted puede preguntar “bien, ¿qué geometría es la correcta? ¿Es nuestra geometría euclidiana del mundo real? ”La respuesta es que ninguna de ellas es la correcta, y estamos 99.9% seguros de que nuestro mundo real NO es euclidiano. Todas estas “geometrías” son meramente herramientas con las que describimos, entendemos y comunicamos nuestro mundo real. Nuestro mundo real es probablemente infinitamente más complicado y más interesante.

Como analogía, le dijeron que “hay un número llamado ‘cero’; si agregas ‘cero’ a cualquier número X, obtienes X en sí mismo ”. Te dijeron. No puedes probarlo. Hay otros tipos de “matemáticas” donde el concepto de “cero” no existe. Y son tan válidos (o inválidos) como el tipo de matemáticas con el que está familiarizado. Ninguno de ellos es “la verdad”: son solo formas en que describimos, entendemos y comunicamos nuestro mundo real. Nuestro mundo real es probablemente infinitamente más complicado y más interesante.

Toma una cuerda elástica. Martille dos clavos en alguna base. La distancia entre las uñas debe ser mayor que la longitud de la cuerda. Apriete ambos extremos de la cuerda a ambas uñas. Ahora la cuerda está estirada e intentará acercarse tanto como en su longitud natural. Y verá que la forma de la cuerda está en línea recta. Lo que demuestra que la línea recta es solo la ruta más corta, de lo contrario, la cadena habría tomado la forma de otra ruta más corta.

Es un poco exagerado, pero puedes usar el cálculo de variaciones.

Se te ocurre lo funcional para la longitud de un camino. Luego tomas la primera variación y la pones a cero. Luego obtienes como solución una línea recta. Cualquier otro camino no es un extremo.

Primero demuestras que la suma de dos lados de un triángulo es más larga que el tercer lado (busca la prueba en cualquier texto de buena geometría); entonces demuestra por inducción que cualquier línea poligonal es más larga que el segmento de línea recta que une sus extremos; finalmente considera una curva general como el límite de una línea poligonal.

  1. Incluso un perro sabe ir en línea recta a un hueso: D
  2. En el espacio euclidiano, el cálculo variacional se puede utilizar para probar esta conclusión, donde solo se utiliza el medidor euclidiano básico (teorema de Pitágoras).

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