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AI, matematica, insegnamento, e quelle cose lì

  Sono momenti di grande fermento, nella comunità matematica. L'annuncio che un'AI (Artificial Intelligence) avrebbe risolto un importante problema matematico relativo alle equazioni di Navier-Stokes ha scatenato fiumi di parole (cit.) e guerre di opinione sulle possibili ricadute di una tale ingerenza artificiale in ambiti tradizionalmente riservati al pensiero umano. Non voglio farla lunga, ci sono dozzine di testi pronti all'uso, per supportare o confutare qualsiasi opinione personale. Mi limito qui ad un modello banalissimo, ma altrettanto concreto: l'insegnamento. Anzi: l'insegnamento che da alcuni anni tengo al primo anno della laurea triennale in matematica. Ho studiato decine di libri, ne ho scritti tre, e umilmente sento di avere ormai una visione abbastanza concreta della materia che insegno. Quest'anno ho voluto fare un esperimento: ho selezionato qualche libro e qualche articolo particolarmente pertinente con il programma del mio corso, ho scelto una...

Questo limite non esiste

Insegnando calcolo differenziale alle matricole, si impara che i passaggi più scivolosi del corso sono quelli relativi alla convenzioni. Perché i contenuti sono davvero classici, ma in certe situazioni prevale il gusto personale e l'abitudine; e qui casca l'asino. Volete un esempio? Eccolo.

Esercizio. Calcolare $$\lim_{x \to 0} (\sin x)^x.$$

Scommettete quello che volete: ci sarà sempre una studentessa della prima fila (non so perché, ma le studentesse della prima fila sono quelle più attente e precise) che alzerà la mano per segnalare che questo esercizio non ha senso. Perché? Beh, ma è ovvio: perché $(\sin x)^x$ è una potenza con base variabile ed esponente variabile, dunque si conviene che la base debba essere strettamente positiva. Giusto, naturalmente. Quindi $\sin x>0$, e siccome ci interessa $x \to 0$, possiamo pensare $x>0$. Eh, ma allora il limite è insensato, perché l'enunciato richiede il limite da destra e da sinistra!
Un esempio ancora più facile è $$\lim_{x \to 0} x \log x.$$

Che dire? Bisogna premiare questo genere di intervento, oppure stroncarlo? Io confesso di non sapere mai come comportarmi. Da una parte è un buon segnale, che qualche studente abbia rilevato il dilemma. Dall'altro si tratta di una difficoltà assai ottusa, che aggiunge solo rigidità e crea ostacoli alla comprensione. Matematicamente, la definizione di limite è la seguente (in ambito metrico).

Definizione. Sia $E$ un sottoinsieme di uno spazio metrico $X$, e sia $Y$ uno spazio metrico. Data una funzione $f \colon E \to Y$ e un punto di accumulazione $x_0$ per $E$, diciamo che $\lim_{x \to x_0} f(x) = L$ se, per ogni $\varepsilon>0$ esiste $\delta>0$ tale che $d_Y(f(x),L)<\varepsilon$ ogni volta che $x \in E$ e $0<d_X(x,x_0)<\delta$.

Scegliendo $X=Y=\mathbb{R}$ e $E=(a,b)$, deduciamo che $\lim_{x \to a} f(x)$ ha perfettamente senso, e coincide con $\lim_{x \to x_0+} f(x)$ nella notazione scolastica. E tutto ciò è naturale: il limite descrive il comportamento di $f(x)$ quando $x$ si avvicina ad $x_0$ lungo valori contenuti nel dominio di definizione di $E$. Se $E$ forza in qualche modo $x$ a muoversi verso $x_0$ per eccesso o per difetto, che importa?

Eppure ho colleghi che sfruttano queste ambiguità per distribuire insufficienze nei test e nei quiz. Avranno le loro buone ragioni, ma temo che queste interpretazioni così rigide trasmettano un'idea inquietante e burocratica della matematica.

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