L'equazione del calore

Il teorema di Bayes descrive la probabilità di un evento sulla base della conoscenza preliminare delle condizioni che potrebbero essere correlate all'evento stesso. Si tratta di un concetto fondamentale nella teoria della probabilità e nella statistica. Matematicamente, è espresso come [latex]P(A|B) = \frac{P(B|A)P(A)}{P(B)}[/latex], dove A e B sono eventi e [latex]P(B) \neq 0[/latex]. Mette in relazione le probabilità condizionate e marginali di due eventi casuali.

Equazione differenziale parziale ellittica lineare del secondo ordine che descrive sistemi in condizioni di equilibrio o di stato stazionario. Si scrive come [latex]nabla^2 u = 0[/latex] o [latex]Delta u = 0[/latex], dove [latex]nabla^2[/latex] (o [latex]Delta[/latex]) è l'operatore di Laplace. Le soluzioni, chiamate funzioni armoniche, sono le funzioni più uniformi possibili e rappresentano i potenziali in campi come l'elettrostatica, la gravitazione e il flusso dei fluidi.

Un approccio standard per approssimare le soluzioni di sistemi sovradeterminati trovando i parametri del modello che minimizzano la somma delle differenze al quadrato tra i valori osservati e quelli previsti. Questa somma è nota come somma dei residui quadrati (SSR). L'obiettivo è trovare i parametri [latex]\hat{\beta}[/latex] che minimizzano la funzione [latex]S(\beta) = \sum_{i=1}^{n} (y_i - x_i^T \beta)^2[/latex].

I coefficienti della serie di Fourier di una funzione [latex]s(x)[/latex] con periodo [latex]P[/latex] sono calcolati utilizzando formule integrali. La componente DC è [latex]a_0 = \frac{2}{P} \int_{P} s(x) , dx[/latex]. I coefficienti coseno sono [latex]a_n = \frac{2}{P} int_{P} s(x) \cos\left(\frac{2pi n x}{P}\right) , dx[/latex], mentre i coefficienti seno sono [latex]b_n = \frac{2}{P} \int_{P} s(x) \sin\left(\frac{2\pi n x}{P}\right) , dx[/latex] per [latex]n ge 1[/latex].

Una soluzione fondamentale di un operatore differenziale parziale lineare [latex]L[/latex] è una soluzione dell'equazione [latex]Lu = delta(x)[/latex], dove [latex]delta(x)[/latex] è la funzione delta di Dirac. Essa rappresenta la risposta del sistema a una sorgente puntiforme o a un impulso. Una volta nota, la soluzione dell'equazione disomogenea [latex]Lu = f(x)[/latex] può essere trovata mediante convoluzione: [latex]u(x) = (G * f)(x)[/latex], dove [latex]G[/latex] è la soluzione fondamentale.

Il teorema di Gauss-Bonnet collega la geometria di una superficie bidimensionale compatta alla sua topologia. Esso afferma che l'integrale della curvatura gaussiana [latex]K[/latex] sull'intera superficie [latex]M[/latex] è uguale a [latex]2\pi[/latex] per la caratteristica di Eulero [latex]\chi(M)[/latex] della superficie. La formula è [latex]int_M K \, dA = 2\pi \chi(M)[/latex].

La caratteristica di Eulero è un invariante topologico, un numero che descrive la struttura o la forma di uno spazio topologico indipendentemente da come viene piegato. Per i poliedri, è definita dalla formula [latex]\chi = V - E + F[/latex], dove V, E e F sono rispettivamente il numero di vertici, spigoli e facce. Per una sfera, [latex]\chi = 2[/latex], mentre per un toro, [latex]\chi = 0[/latex].

È uno dei primi problemi di probabilità geometrica ed è considerato un precursore del metodo Monte Carlo. Si tratta di far cadere un ago di lunghezza [latex]l[/latex] su un pavimento con linee parallele distanti [latex]t[/latex]. La probabilità che l'ago attraversi una linea è [latex]P = \frac{2l}{\pi t}[/latex] (per [latex]l \le t[/latex]). Si tratta di un esperimento fisico per stimare [latex]\pi[/latex].

Il teorema di Parseval mette in relazione l'energia totale di un segnale (l'integrale del suo quadrato su un periodo) con la somma delle energie al quadrato delle componenti della sua serie di Fourier. Per una funzione [latex]s(x)[/latex] con periodo [latex]P[/latex], il teorema afferma: [latex]\frac{1}{P} \int_P |s(x)|^2 , dx = \sum_{n=-\infty}^{\infty} |c_n|^2[/latex], dove [latex]c_n[/latex] sono i coefficienti complessi di Fourier.

L'inferenza bayesiana è un metodo statistico in cui il teorema di Bayes viene utilizzato per aggiornare la probabilità di un'ipotesi man mano che diventano disponibili ulteriori prove o informazioni. È un principio fondamentale della statistica bayesiana. L'idea fondamentale è espressa come segue: la probabilità a posteriori è proporzionale al prodotto della probabilità a priori e della verosimiglianza, [latex]p(\theta|D) \propto p(D|\theta)p(\theta)[/latex], dove [latex]\theta[/latex] è il parametro e D sono i dati.

Una serie di Fourier scompone qualsiasi funzione o segnale periodico in una somma di semplici funzioni oscillanti, ovvero seni e coseni. Per una funzione [latex]s(x)[/latex] con periodo [latex]P[/latex], la serie è data da [latex]s(x) \approx \frac{a_0}{2} + \sum_{n=1}^{\infty} \left[ a_n \cos\left(\frac{2\pi n x}{P}\right) + b_n \sin\left(\frac{2\pi n x}{P}\right)\right][/latex]. I termini [latex]a_n[/latex] e [latex]b_n[/latex] sono i coefficienti di Fourier.

Il Teorema Egregium (in latino "Teorema notevole") afferma che la curvatura gaussiana di una superficie è una proprietà intrinseca. Ciò significa che dipende solo dal modo in cui le distanze sono misurate sulla superficie stessa, non da come la superficie è inserita nello spazio tridimensionale. Un foglio di carta piatto può essere arrotolato in un cilindro ma non in una sfera senza allungarsi.

Affinché una serie di Fourier converga al valore della funzione, la funzione deve soddisfare le condizioni di Dirichlet su un periodo. Queste sono: (1) la funzione deve essere assolutamente integrabile, (2) deve avere un numero finito di estremi (massimi e minimi) e (3) deve avere un numero finito di discontinuità finite.

Le leggi di De Morgan sono una coppia di regole di trasformazione dell'algebra booleana, fondamentali per la progettazione di circuiti digitali. La prima legge afferma che la negazione di una congiunzione è la disgiunzione delle negazioni: [latex]\neg(P ´land Q) ´iff (´neg P) ´lor (´neg Q)[/latex]. La seconda afferma che la negazione di una disgiunzione è la congiunzione delle negazioni: [latex]\neg(P \lor Q) \iff (\neg P) \land (\neg Q)[/latex].