viernes, 24 de diciembre de 2010

Solsticio de invierno

El 24 de Diciembre se celebra la Navidad y es una fecha que coíncide aproximadamente con el solsticio de invierno que cae entre el 21 y el 22 de Diciembre.  Este año el solsticio fue el 21 de Diciembre a las 23:38h (UTC) y es el momento de la máxima declinación sur del Sol (-23º 27'). En el hemisferio norte comienza el invierno astronómico y en el sur el verano astronómico. En el hemisferio norte se alcanza la noche más larga del año y en el sur el día más largo, y, a partir de ahí, en el norte empiezan a crecer los días hasta el día más largo que es en el solsticio de verano, que en el año 2011 será el 21 de Junio a las 17:16h (UTC).









jueves, 16 de diciembre de 2010

Perfil y frente

Ejercicio PISA(4)

Vamos a suponer que es una construcción en la que se emplea el máximo número posible de cubos.
En la base, según la visión lateral, hay 4 cubos por un lado, y, según la frontal, otros 4 por el otro lado. La base es un cuadrado 4x4 (4 filas x 4columnas), es decir, está formado (en una construcción de máximos) por 16 cubos.
En el nivel superior, hay 2 cubos en la fila primera y otros 2 en la fila tercera, si consideramos que se están ocultando estos últimos, en la visión lateral, por los primeros.
En una construcción de máximos hay, por tanto, 16+4=20 cubos.

Vamos a suponer que es una construcción con el mínimo número de cubos.
Considerando el nivel superior, con solo 2 cubos en las columnas segunda y tercera tenemos las visiones de frente y perfil. En la base hay que situar un cubo debajo de cada uno de los 2 cubos del nivel superior. Entonces sólo faltan otros 2 cubos, uno en la fila segunda y otro en la cuarta, que definan la primera y cuarta columna de la base en la visión lateral.
En una construcción de mínimos hay, por tanto, 4+2=6 cubos

En conclusión, se tienen que emplear entre 6 y 20 cubos para formar el objeto con esa planta y ese perfil.

lunes, 13 de diciembre de 2010

sábado, 11 de diciembre de 2010

Caminando

Primero despejamos n. La fórmula que relaciona n con P es n/P=140. Despejando n, pasando la P dividiendo al segundo miembro de la igualdad, obtenemos que n=140P.
Ahora calculamos n para el caminar de Bernardo. En este caso P=0'80m, luego, sustituyendo en la última expresión, obtenemos que n=140·0'80=112p/min. En metros por minuto es 112·0'80=89'6.
Por últimos, hay que pasar esta velocidad a kilómetros por hora. Para ello los metros se ponen en kilómetros, dividiendo por mil, 89'6m=0'0896km. También ponemos los minutos en horas, dividiendo por 60, 1min=1/60h. Entonces la velocidad queda:
n=89'6m/min=0'0896km/(1/60)h=60·0'0896 km/h=5'376km/h

Ejercicio PISA (3)

La fotografía nos muestra las huellas de un hombre caminando. La longitud del paso P es la distancia entre el talón de dos huellas consecutivas. Para el hombre la fórmula n/P=140 da aproximadamente la relación entre la n y P, donde n es el número de pasos por minuto.
Sabemos que Bernardo tiene una longitud de paso de 0'80m. Aplicando la fórmula al caminar de Bernardo, calcula la velocidad con la que camina en metros por minuto y en kilómetros por hora.

jueves, 9 de diciembre de 2010

Elegir el modelo de depósito

Esta cuestión del ejemplo PISA es sencillo de contestar si se concretan bien los porcentajes.

La primera opción es un 4% anual. El 4% de 1000 euros se calcula multiplicando 1000 por 4 y dividiendo por 100. El resultado es 40 euros. El pimer año se tiene, por tanto, un capital de 1040 euros. Al segundo año el 4% de 1040 se calcula multiplicando 1040 por 4 y dividiendo por 100. El resultado es 41.6 euros. Por tanto, con el primer plan se acumulan 1040+41.6=1081.6 euros a los dos años.
La segunda opción a elegir es 10 euros iniciales y una renta anual del 3%. Si guardamos los 10 euros en cuenta desde el principio tendremos 1010 euros. Al año producen un 3%, o sea, 3*1010/100=30.3 euros, que acumulan 1010+30.3=1040.3 euros. Es un poquito mejor este plan a un año que el anterior. El segundo año la renta de estos 1040.3 euros es, 3*1040.3/100=31.209 euros, con lo que se acumula el segundo año un total de 1040.3+31.209=1071.209 euros. Si lo comparamos con el plan anterior se comprueba que es mejor el primer plan a dos años que el segundo.

Ejercicio PISA (2)

 Ejercicio ejemplo de PISA


1000 euros se depositan en una cuenta bancaria. Hay dos opciones: a) recibir una renta anual del 4%; b) recibir 10 euros iniciales y una renta anual del 3%
¿Qué opción es mejor al cabo de un año? ¿Y al cabo de dos años?

miércoles, 8 de diciembre de 2010

El teorema de Euler para los poliedros convexos

El ejercicio PISA se inscribe en la órbita del teorema de Euler para poliedros convexos.
En primer lugar hay que decir que el ejercicio requiere la capacidad de ver en tres dimensiones, tanto para imaginar los posibles cortes como para ver las partes ocultas del poliedro que resulta. ¿Qué posibilidades reales hay de obtener poliedros convexos diferentes al seccionar el cubo por un plano? ¿Cómo podemos sistematizar el estudio?
Un alumno que tenga que responder a este ejercicio en un test PISA, lo más probable es que se limite a responder sobre los poliedros que aparecen en la figura.
De los cinco poliedros que tiene la figura, empezando por el cubo, el segundo tiene una sección que es un triángulo, el tercero, un hexágono, el cuarto, otro hexágono y el quinto, un triángulo. No obstante hay que decir que también se pueden obtener secciones que son cuadriláteros o pentágonos. Siempre convexos.
Con ayuda de la capacidad de visualización espacial, imaginándo la parte oculta de los poliedros, por atrás, podemos hacer una tabla para contabilizar las caras, las aristas y los vértices. La relación entre estos tres elementos para cada poliedro viene establecida por el teorema de Euler:
caras+vértices=aristas+2


martes, 7 de diciembre de 2010

Ejercicio PISA (1)

Ejercicio ejemplo de PISA: Espacio y formas

¿Qué figuras se forman cuando un plano corta un cubo?
¿Cuántas caras, ejes o vértices se obtienen cuando se secciona un cubo de esta manera?




PISA 2009 Assessment Framework Key competencies in reading, mathematics and science

lunes, 29 de noviembre de 2010

Llamar a las cosas por su nombre

Hacer matemáticas sin números:
Consideraremos los números naturales incluido el cero.

Dividendo, divisor, cociente y resto, son los cuatro nombres que empleamos para hablar de la división euclidea. Cuando dividimos un número, el dividendo, entre otro, el divisor, obtenemos un resultado, el cociente, y un residuo que sobra, el resto. De tal manera que nos sirven para para establecer un criterio para comprobar si la división está bien hecha, la prueba de la división euclidea, que dice: en una división el dividendo tiene que ser igual al divisor multiplicado por el cociente más el resto. No hay que olvidar que el resto tiene que ser mayor o igual que cero y menor que el divisor para considerar finalizada la división. Aquellas divisiones que dan de resto cero, se denominan exactas, y las que no, son inexactas.

Los divisores de un número (*) son aquellos que hacen que la división del número por éstos números sea exacta, o sea, el resto de dividir un número entre un divisor suyo es cero. Cuando tenemos dos números y calculamos todos sus divisores puede haber coincidencia en varios de ellos, y al mayor de los divisores comunes se le llama el máximo común divisor.

El algoritmo de Euclides establece que: el máximo común divisor de dos números coincide con el máximo común divisor del menor y del resto de la división del mayor entre el menor.
Para demostrar esto hay que hacer uso de la prueba de la división euclídea. Por la propia prueba de la división, el máximo común divisor del dividendo y del resto es un divisor del divisor y del dividendo. Y, también, el resto de la división es igual al dividendo menos el divisor por el cociente, por tanto, el máximo común divisor del dividendo y del divisor también tiene que ser un divisor del resto y del divisor. Por la doble desigualdad, tienen que ser iguales.

(*) El nombre de divisor de un número coíncide con el del término divisor como parte de la división, pudiendo llevar a la confusión.

jueves, 11 de noviembre de 2010

Multiplicación rusa

El método de la multiplicación rusa usa las multiplicaciones y las divisiones sucesivas por 2 para obtener el producto de dos números. Si queremos multiplicar 73 por 162 se colocan los dos números en columna, el más grande a la izquierda y el menor en el centro. Se va duplicando por dos el mayor y se va diviviendo por dos el menor. Si el menor es impar se usa el par inmediato inferior y se pone un 1 en la columna de la derecha. Se finaliza al llegar a 1 en la división. El resultado final se obtiene sumando el último duplicado con aquellos que están en la misma fila dónde se anotaron los 1 en la tercera columna.
 73*162=10368+1296+162=11826

Multiplicación musulmana

Para multiplicar 76 por 562 siguiendo la multiplicación musulmana (*) hay que poner los números en una tabla como se indica en la imagen. El 76 se pone en la primera columna de la izquierda, de abajo hacia arriba, y el 562 se coloca en la primera fila, de izquierda a derecha. Las casillas interiores se dividen y en cada parte ponemos el resultado de multiplicar el dígito de la fila con el de la columna. Si algún producto da como resultado una cifra se completa con un cero delante del resultado, de forma que siempre se tengan dos cifras para poner en las casillas internas. Se suma las cifras de las diagonales y se colocan en la última columna y en la última fila. Se empieza por la parte superior de la última columna. Si la suma excede de 10 se lleva y se acumula en la diagonal siguiente. El resultado se lee empezando por la celda mas a la izquierda de la última fila. Resultado: 76*562=42712



(*) "Los números y sus misterios", André Warusfel. Ed. Martínez Roca, S.A. - Barcelona, 1968

domingo, 31 de octubre de 2010

Problemas abiertos

Los problemas abiertos en matemáticas son aquellos que aún no se han podido resolver. Los que son antiguos son fácilmente comprensibles en su enunciado, los nuevos ya son un poco más complicados de explicar al gran público.
Aquí hay dos problemas abiertos antiguos debidos a Goldbach, llamados conjeturas, son afirmaciones que aún no se ha podido comprobar si son verdaderas o no. Hasta ahora no se ha encontrado ningún caso que contradiga tales afirmaciones. Estos son:

1) Todo número par mayor que 2 se puede poner como suma de dos números primos.
2) Todo número impar impar mayor que 5 se puede poner como suma de tres números primos.

En el caso de la primera conjetura se pueden encontrar fácilmente los números primos para los primeros números pares, incluso hay varias opciones:

4=2+2
6=3+3
8=5+3
10=7+3=5+5
12=7+5
14=11+3=7+7
...............................
El problema está en probar que siempre se va a poder hacer esta suma sea cual sea el número par.

Hay que recordar que los números pares mayores que 2 son de la forma: 4n ó 4n+2 con n=1,2,3,4....

domingo, 10 de octubre de 2010

Nexos

Consideremos la suma: 12+34=46. Si conocemos el resultado, 46, y uno de los sumandos, por ejemplo el 12, obtenemos el otro con la operación inversa de la suma, la resta: 46-12=34.
Por otro lado, si hacemos sumas repetidas tenemos la multiplicación: 45+45+45=45·3=135. Ahora, si conocemos el resultado, 135, y uno de los factores, por ejemplo el 45, obtenemos el otro con la operación inversa, la división: 135:45=3.  En realidad, la división corresponde a la resta sucesiva, así como la multiplicación era la suma repetida. Así, si restamos a 135 repetidamente 45, podemos hacerlo hasta 3 veces: 145-45=90; 90-45=45; 45-45=0.
También, si multiplicamos repetidamente un número, por ejemplo 4·4·4·4·4=1024, tenemos la potencia: 45=1024. El 4 es la base y el 5 el exponente. Ahora, si conocemos el resultado 1024 y el exponente,5, podemos hallar la base con la operación inversa, la radicación:  5√1024=4. La radicación es la división repetida, pero en este caso, hay que buscar el cociente partiendo de que sabemos que sólo podemos hacer 5 divisiones sucesivas. El 2 es divisor de 1024, y se puede dividir 1024 repetidamente por 2 hasta 10 veces, entonces, es el 4 el que se puede utilizar para hacer la división sucesiva cinco veces: 1024:4=256; 256:4=64; 64:4=16; 16:4=4; 4:4=1. Pero si lo que concocemos es el resultado, 1024, y la base, 4, podemos calcular el exponente con la otra operación inversa, el logaritmo: log41024=5. El logaritmo es la división repetida, considerando en este caso que el cociente es el 4 buscamos cuántas veces podemos hacer la división por 4. Se puede dividir 1024 entre 4, 5 veces: 1024:4=256; 256:4=64; 64:4=16; 16:4=4; 4:4=1


¡Curioso que sea más conocida la raíz que el logaritmo, cuando ésta es más dificil de encontrar!

lunes, 4 de octubre de 2010

Los números tienen nombre

uno,  dos, tres, cuatro, cinco, seis, siete, ocho, nueve, diez, once, doce, trece, catorce, quince, dieciseis, diecisiete, dieciocho, diecinueve, veinte, veintiuno, veintidos, veintitres, veinticuatro, veinticinco, veintiseis, veintisiete, veintiocho veintinueve, treinta, treinta y uno, treinta y dos, treinta y tres, treinta y cuatro, treinta y cinco, treinta y seis, treinta y siete, treinta y ocho, treinta y nueve, cuarenta, cuarenta y uno, cuarenta y dos, cuarenta y tres, cuarenta y cuatro, cuarenta y cinco, cuerenta y seis, cuarenta y siete, cuarenta y ocho, cuarenta y nueve, cincuenta.

Se puede jugar con el nombre de los números. Adivina como sigue la serie numérica en cada caso fijándote en el nombre de los números:
a) 1, 2, 4, 5, 8, 11, 12,.....
b) 3, 7, 13, 14, 17, 20,.....
c) 2, 3, 6, 16, 22, 23,.....

viernes, 2 de julio de 2010

¿Cuál es la estructura?

Pedro compró dos bolígrafos y un bloc y pagó con un billete de 5 euros. En el bloc encuentra una etiqueta que pone que cuesta 3 euros y quiere averiguar lo que le costó cada bolígrafo.

En síntesis:
x (el precio de un bolígrafo)
2·x
2·x+3 (el precio de 2 bolígrafos y de un bloc)
2·x+3=5
2·x+3-3=5-3
2·x=2
2·x/2=2/2
x=1

¿Qué pasó?

Pedro compró dos bolígrafos y un bloc y pagó con un billete de 5 euros. En el bloc encuentra una etiqueta que pone que cuesta 3 euros y quiere averiguar lo que le costó cada bolígrafo.
Cada bolígrafo costaba x euros
y como eran 2 bolígrafos costaron 2·x euros,
luego compró un bloc que le costó 3 euros 
y pagó en total 5 euros.
Si descuento los 3 euros del bloc,
quedan 2 euros de gasto
que corresponden a los 2 bolígrafos,
pero si 2 bolígrafos cuestan 2 euros, entonces es que cada uno costó 1 euro.


lunes, 28 de junio de 2010

¿Qué hay que hacer?

Volvemos al principio del blog otra vez y al problema de los bolígrafos:

Pedro compró dos bolígrafos y un bloc y pagó con un billete de 5 euros. En el bloc encuentra una etiqueta que pone que cuesta 3 euros y quiere averiguar lo que le costó cada bolígrafo.

Deshacer las operaciones del camino supone tener camino presente para desandarlo. Vamos a llamar x al precio de cada boligráfo, y como son 2 bolígrafos han costado 2x, entonces, hagamos cuentas:

Los boligrafos cuestan ----->2x
El bloc cuesta ----------------->3
-----------------------------------------
Total: ----------------------------->5
-----------------------------------------
Si quitamos el precio del bloc en la cuenta sólo queda 2x y en el total 2. Entonces x=1.

jueves, 24 de junio de 2010

¿Para qué sirven las matemáticas?

Volvemos al problema inicial, ¿para qué sirven las ecuaciones?
Pedro compró dos bolígrafos y un bloc y pagó con un billete de 5 euros. En el bloc encuentra una etiqueta que pone que cuesta 3 euros y quiere averiguar lo que le costó cada bolígrafo.


¿Cuál es la relación entre objetos y dinero?
Mentalmente deshacemos el camino desde el final hasta el principio. A los 5 euros le descontamos los 3 y quedan 2 euros. Los bolígrafos costaron 2 euros. Ahora, como eran 2 bolígrafos debemos dividir 2 euros entre 2 bolígrafos y sale a 1 euro cada bolígrafo.


La orientación a seguir es deshacer el camino realizando operaciones inversas. Si se fue acumulando el precio ahora debemos restarlo y si en algún momento se multiplicó, debemos dividirlo.

domingo, 13 de junio de 2010

Los problemas del camino

Reflexión:
Vamos a iluminar el asunto. Se desea poder averiguar la cantidad de mantequilla que va con una cantidad dada de harina. Asumiendo que el reparto es homogéneo, en la mitad del pastel hay mitad de harina y mitad de mantequilla.
250g de harina van con 50g de mantequilla
125g de harina van con 25g de mantequilla.
Si el pastel fuese el doble grande tendría doble de harina con doble de mantequilla.
500g de harina van con 100g de mantequilla.
Problema 1:
No es fácil encontrar cómo pasar mentalmente de 250g de harina a 800g de harina. Se hace pesado, hay que aligerarlo.

Estrategia:
Si nos fijamos en la posiciones de los números se trata de multiplicar o dividir los números al unísono.
250g de harina ---------> 50g de mantequilla
250/2=125-------------> 50/2=25
2·250=500------------> 50·2=100
800---------------------> 50·800/250=160g de mantequilla
La regla es multiplicar la nueva cantidad de harina por la cantidad de mantequilla que se conoce y dividir por la cantidad de harina inicial.
Con esto se descarga la mente para centrarlo en la multiplicación y en la división.
Problema 2:
Las cantidades con las que operar pueden ser grandes y complica la obtención del resultado. Hay que hacerlo sencillo.

domingo, 6 de junio de 2010

El aprendizaje como experiencia personal y colectiva

Aprender es realizar un camino con mucha gente. Hay una serie de etapas que nos van enseñando:

Relación: Motivar para realizar un camino, soñar con el sitio a donde se va y entusiasmarse.
Estrategia: Los preparativos del camino, su inicio, tomándolo como un juego divertido.
Razonamiento: La primeras hambres del camino y el establecimiento de las raciones.
Estructura: Los primeros cansancios y flaqueo en el seguir, la firmeza del sentido del camino.
Funcionamiento: Los esfuerzos y trabajos para poder continuar, las primeras enfermedades.
Formulación: La disciplina y mecanización, la practicidad en el caminar.
Método: La llegada con todo lo aprendido y la selección de lo absolutamente necesario para repetir el camino.

miércoles, 2 de junio de 2010

Una receta de cocina

Para hacer un pastel se deben de emplear 250 g de harina con 50 g de mantequilla (aparte de otros ingredientes). Si queremos que sea más grande y utilizamos 1000 g de harina, ¿cuánta mantequilla debemos de añadir?¿Cuánta mantequilla se necesita con 800 g de harina?

1) Relación
¿Cómo relacionamos las cantidades de harina y mantequilla? Hay una relación de proporcionalidad directa entre la cantidad de harina y la de mantequilla:
Si usamos 1000 g de harina cuadruplicamos la cantidad inicial de los 250 g de harina. Entonces debemos de cuadruplicar la cantidad de mantequilla, es decir, necesitamos 200 g de mantequilla. Ahora, si por 1000 g de harina empleamos 200 g de mantequilla, estamos poniendo 20 g de mantequilla por cada 100 g de harina, y si queremos que el pastel tenga 800 g de harina, entonces hay que multiplicar por 8 los 20 g, esto es, se necesitan 160 g de mantequilla.

martes, 25 de mayo de 2010

Cálculo del tanto por ciento

Un traje tiene una etiqueta que indica la variación del precio por rebajas:
ANTES-->140 euros
AHORA-->130.2 euros
¿Cuál es el porcentaje de descuento que hace la tienda?¿Cuánto costará ahora un traje que antes marcaba 89 euros?

Relación.-
Hay una relación entre los precios (antes y ahora) que es común a todos los artículos, o, al menos, a los trajes. La rebaja es la medida de lo que varía un precio antiguo con respecto al nuevo en general. La rebaja en tanto por cien indica sobre un hipotético traje que cueste 100 euros lo que están dispuestos a descontar al poner el nuevo precio. Si en 140 euros rebajan 9'8, entonces en la mitad, 70 euros, rebajaran la mitad, 4'9 euros, y en la séptima parte de éste último, 10 euros, la séptima parte, 0'7 euros. Entonces por 100 euros de compra rebajan 7 euros.

viernes, 21 de mayo de 2010

La proporcionalidad directa

Problema: Un barco lleva navegado 150 millas en 3 horas, ¿cuánto tardó en recorrer las 100 primeras millas?, y, ¿cuánto tardará en hacer un viaje de 500 millas?.
La relación entre las magnitudes.
Hay dos magnitudes, la distancia recorrida en millas y el tiempo transcurrido en horas. Vamos a suponer que el barco viaja a velocidad constante, esto implica que la razón entre el tiempo y la distancia (o viceversa) debe de permanecer constante en todo el trayecto. Recorre la misma distancia en el mismo tiempo en cualquier tramo del recorrido.

lunes, 17 de mayo de 2010

Transformando al sistema decimal

Todavía subsisten muchos sistemas de numeración diferentes al decimal, bien por la rutina, bien por la costumbre o bien por la comodidad. Por ejemplo, el computo del tiempo en años, meses, semanas, días, horas, minutos y segundos. O el de ángulos en grados, minutos y segundos ¿Cómo se transforma una cantidad en estas unidades al sistema de numeración decimal? Pues es bien fácil, por ejemplo, 3 días, 13 horas y 30 minutos, pasados a días serán:
3+13/24+30/60/24=3.5625 días.
Otro ejemplo, 23º 34' 55'' a minutos:
23*60+34+55/60=1414.91666... minutos
¿Cómo hacerlo al revés? Por ejemplo, 4.56 horas a horas, minutos y segundos:
4 h + 0.56*60 min = 4 h + 33.6 min = 4 h + 33 min + 0.6*60 seg =  4 h 33 min 36 seg
Aún es común contar huevos o piezas de fruta en docenas, y hasta hace poco tiempo se hacían transacciones comerciales en ferias contando en duros en lugar de pesetas. En el campo se suelen emplear unidades antiguas como las fanegas para medir superficies. Esto indica que hay una componente de costumbre en la medida de las cosas, que el sistema de numeración decimal implantado en el siglo XIX aún no ha conseguido sustituir.

lunes, 10 de mayo de 2010

Educación y ficción. Los holomates (9)

9) Racionalismo
En este momento, una febril actividad aritmética se desarrollaba para resolver problemas de fracciones. Para acumular longitudes debían de sumar, y para calcular áreas multiplicar.
Por otra parte, las conversiones de unidades requerían un buen conocimiento de los múltiplos y divisores, junto con las fracciones.
Los problemas de mediciones más precisas, inferiores a una pulgada, realmente ya tuvieron que ser planteados por sectores específicos de la sociedad. Este problema les obligó a dividir la pulgada en puntos, y esta fue una decisión racional, el cuerpo humano como instrumento de medida había quedado relegado. La nueva unidad de medida era el punto y el primer axioma de holomatía racional decía:
1 pulgada = 12 puntos
Este era el nuevo rumbo de la holomatía.

Fin

martes, 4 de mayo de 2010

Día escolar de las matemáticas (12-Mayo-2010)

Este año está dedicado a la prensa y las matemáTICas. Como homenaje a este día propongo esta actividad lúdica: Usar tres hojas de periódico para construir un triángulo rectángulo como se describe a continuación y demostrar que está bien construido.
Se parte de tres hojas de periódico, la primera se deja abierta, la segunda se dobla por la mitad y la tercera se dobla dos veces por la mitad. En la primera se dobla una esquina haciendo un cuadrado y se marca la diagonal (A), en la segunda doblada se marca simplemente la diagonal del rectángulo que forma (B) y en la tercera doblemente doblada se hace como con la primera, se dobla una esquina haciendo un cuadrado y se marca su diagonal (C). Ahora uniendo las tres diagonales de las tres hojas se tendrá un triángulo rectángulo.(Si desean la solución manden un e-mail)

Educación y ficción. Los holomates (8)

8) Mayor precisión
En su civilización evolutiva los holomates refinaron aun más su vara debido a que necesitaban mediciones mas pequeñas que el palmo, para una mayor precisión. El dedo pulgar o pulgada fue la solución a sus problemas que también surgió de su cuerpo. La afirmación de esta unidad fue mayor cuando se descubrió su relación con las anteriores unidades, era un divisor de ellas. El tercer teorema de holomatía afirmaba que:
1 paso = 4 palmos = 3 pies = 36 pulgadas
1 cuarta = 9 pulgadas
1 pie = 12 pulgadas
Este resultado les permitió completar su vara con nuevas divisiones.
Esto enriqueció su aritmética con nuevas fracciones. Resultados notables en este sentido fueron:
1 pulgada = 1/36 de vara
1 pulgada = 1/12 de pie
1 pulgada = 1/9 de palmo
sigue...

domingo, 2 de mayo de 2010

Educación y ficción. Los holomates (7)

7) La geoholomática
Paralelamente a todo este proceso resolvieron un problema que les era fundamental, la medición de sus campos.
La figura geométrica más elemental en la que pensaron fue el cuadrado de lado un paso.
Por alguna razón sus campos tenían formas rectangulares, y la forma de plantar en filas les sugirió que aquella figura debía de ser lo más elemental. Un cuadrado de lado un paso era un trozo razonable de perreno donde plantar una planta.
El precedente del concepto de superficie estaba en la necesidad de dar una medida de los campos en función del número de plantas que admitían para cultivar.

Algunas cuestiones que se plantearon fueron:
a) ¿Cuál es la superficie de un cuadrado de lado una cuarta?
La respuesta fue 1/16 del cuadrado de 1 paso de lado.
b) ¿Cuál es la superficie de un cuadrado de lado un pie?
La respuesta fue 1/9 del cuadrado de lado un paso.
sigue...

sábado, 1 de mayo de 2010

Educación y ficción. Los holomates (6)

6) La holomatía
La necesidad de relacionar tres unidades de medida les lleva a los holomates a construir una aritmética, la holomática. Se puede medir en pies, palmos y pasos, pero el problema es convertir unas unidades en otras. Las ecuaciones fundamentales de esta aritmética son:
x pasos = 4x palmos = 3x pies
La holomática es la ciencia de los múltiplos y los divisores, que dan lugar a un nuevo conjunto de números, las fracciones:
1 pie = 1/3 vara
1 palmo =1/4 vara
sigue...

viernes, 30 de abril de 2010

Educación y ficción. Los holomates (5)

5) Un patrón de medida
Algún cacique holomate debía de desear que sus dimensiones le sucedieran, o lo que es más lógico, los holomates no podían repartirse a su cacique para efectuar mediciones oficiales, lo que les llevó a fijar el paso, el pie y la cuarta en un instrumento. Tan a mano estaban las varas que lo más natural era medir el paso con una vara; marcaron las muescas de los tres pies y de las cuatro manos, y surgió el primer patrón de la historia de los holomates, la vara.


Los holomates liberan así al cuerpo humano de ser instrumento de medida y construyen su primer instrumento científico.
sigue...

jueves, 29 de abril de 2010

Educación y ficción. Los holomates (4)

4) Medir
El trabajo agrícola hizo que surgieran nuevos oficios artesanales debido a que se necesitaban aperos de labranza.
Las mediciones también se necesitaban en la construcción de utensilios y no parecía muy adecuado hacerlas con los pies. El cuerpo, una vez más, tenía la solución, utilizar la palma de la mano con la mano extendida, como nueva unidad de medida: el palmo.
Por desgracia el palmo y el pie no coincidían; ¿esto suponía tener unidades diferentes para un mismo hecho, medir? Comparando las tres unidades, el palmo, el pie y el paso, se descubrió el segundo teorema de holomatía:
1 paso = 4 palmos =3 pies
El tamaño del palmo era divisor natural del tamaño del paso.
Incluso se reflejó este hecho lingüísticamente que pasó a llamarse al palmo, cuarta.
sigue...

miércoles, 28 de abril de 2010

Educación y ficción. Los holomates (3)

3) El poder también contribuye
A estas alturas de la historia, se puede decir que los nuevos problemas de la humanidad serían resueltos por los holomates u objeto de sus estudios cotidianos.
El aumento de la actividad comercial, popularizó las nuevas unidades de medida, aunque trajo conflictos de los llamados de precisión.
Los caciques de los holomates pronto se dieron cuenta de lo conveniente de normalizar las unidades de medida  como las suyas propias. El paso y pie oficiales serían los del jefe, y cualquier disputa había de ser dirimida por sus dimensiones.
Un hecho que podía reforzar esta decisión podía ser organizar la medición oficial de la distancia entre las dos poblaciones más importantes del lugar. Incluso se llegarían a establecer las distancias entre las diversas poblaciones, haciendo que surgiese una nueva unidad para simplificar grandes distancias, un múltiplo del paso, la legua.
1 legua=5000 pasos
Es posible que se fijase ese múltiplo a través de algún dato del cuerpo humano.
sigue...

martes, 27 de abril de 2010

Educación y ficción. Los holomates (2)

2) Distancias más cortas
La necesidad de hacer mediciones más cortas que el paso les planteó un nuevo problema. En su cuerpo encontraron otra vez la solución. Algunos empezaron a relacionar el paso con el tamaño de los pies, y encontraron una relación natural entre los mismos, el primer teorema de holomatía: 1 paso=3 pies.
La demostración la daba la propia Naturaleza, y su descubrimiento se hizo por sentido común. El tamaño del pie era un divisor natural del tamaño del paso.
A partir de aquí se podían controlar los pasos haciendo mediciones, algo más lentas, con los pies. Por otra parte, las distancias cortas se daban en pies.
La gran mayoría de los holomates adultos poseían un tamaño de pie bastante homogéneo, lo cual hacía más aceptable la nueva unidad.
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Educación y ficción. Los holomates (1)

Los Holomates (Cuento de ficción para introducir al estudio de la Ciencia)
1) En un principio
Los holomates siempre tuvieron fama entre sus vecinos, a lo largo de la historia, de tener sentido común para resolver problemas.
Desde que el hombre fue pastor se enfrentó a la necesidad de contar sus rebaños, no había que perder animales por los campos. Los holomates fueron de los primeros en desarrollar un sistema de numeración, basado en los dedos de las manos y ayudados por muescas en palos.
Cuando los hombres se establecieron en asentamientos agrícolas pronto empezaron a surgir nuevos problemas relacionados con las mediciones de los campos. Los holomates tampoco escaparon a esta necesidad. Su primer planteamiento fue determinar lo que hoy llamaríamos distancia entre dos puntos de un terreno. Su experiencia en la numeración y el acierto en utilizar su propio cuerpo entonces, como patrón de medida, les llevó a asociar ambas cosas para resolver este problema, de una forma tan natural como era medir dicha distancia contando los pasos en línea recta entre ambos puntos.
Adquirieron una cierta regularidad en su forma de caminar para medir, con el mismo tamaño de paso, y esto reforzó su confianza en la nueva unidad de medida: el paso.
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domingo, 25 de abril de 2010

Una demostración con ayuda del movimiento

Una de las fórmulas habituales en geometría es la de la suma de los ángulos interiores de un polígono convexo de n-lados:

Sn= 180º(n-2)

Para el triángulo, n=3, S3=180º(3-2)=180º
Para el cuadrilátero, n=4, S4=180º(4-2)=360º
Para el pentágono, n=5, S5=180º(5-2)=540º
..................................................................

Para polígonos regulares se puede utilizar para calcular el valor del ángulo interior.

Para el triángulo equilátero, a=180º/3=60º
Para el cuadrado, a=360º/4=90º
Para el pentágono regular, a=540º/5=108º
...................................................................

Pero, ¿cómo se puede deducir esta fórmula? Pues con ayuda de una flecha que vaya recorriendo los lados del polígono. Veámoslo con ayuda de un hexágono:
La flecha viaja a lo largo del perímetro de hexágono, cuando llega a los vértices tiene que dar un pequeño giro de 180º-αi para continuar a lo largo del lado siguiente, siendo αi el ángulo interior correspondiente al vértice. Al dar una vuelta completa sobre el perímetro, la flecha gira sobre sí misma 360º. Con lo que: 360º=n(180º-αi), de donde n·αi=n·180º-360º, n·αi=180º(n-2), y como n·αi=Sn, queda demostrada la fórmula.




miércoles, 21 de abril de 2010

¿Cómo ordenar números con un árbol binario?

Supongamos que tenemos una lista de números naturales desordenados y los tenemos que ordenar. ¿Cómo hacerlo de forma práctica? Pues hay muchas formas aunque parezca extraño. Vamos a ver una forma usual, como lo hace un ordenador, la ordenación binaria.
Supongamos que tenemos la lista siguiente: {23,43,25,24,33,42,22,41,44,56,12,10}
Vamos tomando los números según están en la lista. Empieza el 23, a continuación se toma el 43 y se compara con el 23. Como es mayor se pone a su derecha--->{23,43}. A continuación viene el 25, se compara con el 23 y debe de ir a su derecha, ahí está el 43, como 25 es menor que 43 debe de estar a su izquierda, y la lista que se va ordenando queda --->{23,25,43}. Procedemos así con cada nuevo número, se compara con el primero, si es menor se pone a la izquierda, si es mayor se mira el siguiente de la derecha y se vuelve a comparar, si es menor se queda a la izquierda y si es mayor se pasa a comparar con el siguiente de la derecha, y así sucesivamente. Si no hay más números a la derecha se deja el número de último.

23--->{23}
43--->{23,43}
25--->{23,25,43}
24--->{23,24,25,43}
33--->{23,24,25,33,43}
42--->{23,24,25,33,42,43}
22--->{22,23,24,25,33,42,43}
41--->{22,23,24,25,33,41,42,43}
44--->{22,23,24,25,33,41,42,43,44}
56--->{22,23,24,25,33,41,42,43,44,56}
12--->{12,22,23,24,25,33,41,42,43,44,56}
10--->{10,12,22,23,24,25,33,41,42,43,44,56}

¿Cuántas comparaciones se han hecho? 0+1+2+2+4+5+1+6+8+9+1+1=40

domingo, 18 de abril de 2010

Ordenar números

Representamos los naturales sobre la recta empezando en el 0 y poniendo hacia la derecha el 1, luego el 2, luego el 3, etc, todos a una distancia fija que consideramos que representa la unidad.

Si hay que ordenar un grupo de naturales debemos de considerar que los menores son los que se sitúan en la recta a la izquierda y los mayores a la derecha, así podemos escribir:   5<10<13<24

Los enteros negativos se ponen en la recta de la misma forma pero hacia la izquierda, de forma equidistante, el -1 es simétrico del 1, el -2 del 2, etc.


Si hay que ordenar enteros los menores están a la izquierda en la recta y los mayores a la derecha, así: -12<-8<-5<5<12<67

Las fracciones propias positivas se sitúan en el intervalo [0,1] dividiendo este en tantas partes iguales como indica el denominador y eligiendo tantos tramos como indica el numerador.

Así se tiene que 1/6<2/6<3/6<4/6<5/6, o bien simplificando, 1/6<1/3<1/2<2/3<5/6. Esto indica que es preciso reducir las fracciones a común denominador antes de ordenarlas. Por ejemplo, si tenemos 1/4 y 2/5, podemos amplificarlas de forma que tengan denominador común, 1/4=5/20 y 2/5=8/20, entonces como 5/20<8/20 se obtiene que 1/4<2/5.

Las fracciones negativas se sitúan en simétrico hacia la izquierda como se hace con las positivas.
Las fracciones impropias hay que convertirlas en forma mixta dividiendo numerador entre denominador.

Por ejemplo, 7/5, al hacer la división da de cociente 1 y de resto 2, 7=5·1+2, entonces dividiendo por 5 tenemos, 7/5=(5·1)/5+2/5=1+2/5. Se representa en el intervalo [1,2], dividiendo este en 5 partes iguales y cogiendo 2 de izquierda a derecha.

Si tenemos 4/3 y 8/5, como son fracciones impropias buscamos la forma mixta, 4/3=1+1/3 y 8/5=1+3/5, ambas fracciones están en el intervalo [1,2]. Comparamos 1/3 y 3/5, que amplificamos para que tengan denominador común, y como 1/3=5/15 y 3/5=9/15, entonces 1/3<3/5, por lo que concluimos que 4/3<8/5.
En el caso de las fracciones 5/2 y 8/5, 5/2=2+1/2 y 8/5=1+3/5, como 5/2 está dentro del intervalo [2,3] y 8/5 dentro del intervalo [1,2], entonces 8/5<5/2. Nótese que en este caso el producto cruzado mantiene la relación "menor que": 16<25.

Las fracciones se pueden convertir en expresiones decimales exactas, periódicas puras o mixtas. Entonces también se pueden ordenar junto con los irracionales con su expresión decimal. En ese caso para ordenar los números en notación decimal se ordenan en primer lugar según su parte entera y si esta es coincidente se ordenan según la parte decimal. Si hay que ordenar según la parte decimal se comparan las décimas, si coinciden entonces se comparan las centésimas, si coinciden, las milésimas, y así sucesivamente.

Así, 3'456<6'333...<6'454647...6'454850...<7

miércoles, 14 de abril de 2010

La razón de proporcionalidad


En una granja con 30 gallinas se producen 150 huevos a la semana. ¿Qué podemos esperar en cuanto a la producción semanal si el número de gallinas aumenta hasta 50?

Lo que produce una gallina no debe de depender del número total de gallinas. Si mantenemos la alimentación por gallina constante cada animal debe de poner lo mismo. Este es el fundamento de proporcionalidad directa, el número de huevos por gallina permanece constante, lo que se llama la razón de proporcionalidad.
Según este razonamiento, si 30 gallinas ponen 150 huevos a la semana, entonces, una gallina pone 150/30=5 huevos por semana, la razón de proporcionalidad es de 5. Ahora, si tenemos 50 gallinas esperamos que pongan semanalmente a ese ritmo, en total, 50·5=250 huevos.

sábado, 3 de abril de 2010

¿Cómo evolucionan los números?

Los números nacen, en algún momento aparecen para superar una necesidad, o como algo extraño, y siguen viviendo entre nosotros. El caso más conocido es el de raíz de 2, que cuando los pitagóricos descubren que la diagonal del cuadrado de lado unidad no es racional se produce un pequeño colapso. Es un número que durante mucho tiempo permanece oculto para no contradecir la armonía del universo supuestamente regida por los números racionales. Veamos cómo es que raíz de 2 no es un número racional usando una razonamiento por reducción al absurdo:

Si raíz(2)=p/q, suponiendo que p y q no tienen ningún factor común porque hemos simplificado la fracción, elevando al cuadrado ambos miembros de la igualdad tendríamos que 2=(p/q)2=p2/q2. Esto significa que el 2 es un divisor de p, entonces p=2r. Sustituyendo en la igualdad anterior, 2=(4r2)/q2, y simplificando dividiendo por 2, 1=(2r2)/q2. O sea, q2=2r2, y de aquí concluimos que 2 es también divisor de q. Pero esto no puede ser porque habíamos supuesto que p y q no tenían ningún factor común. Lo que ocurre es que la suposición inicial de que raíz de 2 era igual a una fracción no es posible hacerla.

Pero es otra raíz la que posteriormente da lugar a otro nuevo nacimiento, la raiz(-1), número al que Euler llamó la unidad imaginaria i.

El problema estaba en que raíz(-1)=i no podía ser un número real, ya que el resultado de una raíz cuadrada debe de cumplir que al elevarlo al cuadrado dé el radicando, i2=-1, y, como no hay ningún número real que al elevarlo al cuadrado de negativo, i tenía que ser un nuevo número.

Si raíz(2) es el comienzo de los números irracionales, en este caso, con i surgen todos los números complejos. En lenguaje de ecuaciones podíamos decir que dos ecuaciones son las matrices de gestación de una gran parte de los números: x2-2=0 y x2+1=0


¿Para qué sirven los números?

Los números forman parte de nuestra vida y los utilizamos en multitud de ocasiones. Por ejemplo:
-Para contar: Enero tiene 31 días. Este pendrive tiene 3 Gigas de capacidad. Traje 3 botellas de refresco.
-Para numerar: El día 12 de Enero. Fernando Alonso quedó 4º en los entrenamientos. Tengo el número 126 en la cola de la charcutería.
-Para medir: Son las 12h 30m. Vivo a 2'3 Kilómetros de donde trabajo. Hace 30º de temperatura.
-Para calcular: Las rebajas de este verano son de un 35%. El banco da un 1'2% de interés.
-Para explicar un mundo en movimiento: La velocidad del coche es de 38 Km/h. Mi corazón late en descanso unos 75 latidos por minuto.

viernes, 2 de abril de 2010

¿De dónde salen los números?

Los números surgen de la necesidad de numerar y contar. Los antiguos pastores y agricultores por el Oriente Medio hacían muescas en los palos y tablillas de barro para contar el ganado o las dimensiones de sus campos. Poniendo rayas consecutivamente surgieron los primeros números, |, ||, |||, ... y la necesidad de abreviar notaciones dieron lugar a los numerales actuales, los llamados números arábigos: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. El 0 surge muy posteriormente ante la necesidad de representar el vacío. En la actualidad, ante la necesidad de usar máquinas de cómputo, el contar con ayuda de máquinas electromagnéticas queda limitado a lo que es la señal eléctrica o magnética, la presencia o ausencia de electricidad o de campo magnético. Por lo tanto hay que contar en base 2 o un múltiplo de 2, por ejemplo, octal o hexadecimal. Las unidades de memoria mínimas son los bits, y en un bit se puede contar un 0 (ausencia de campo magnético) o un 1 (presencia). Para poder contar más se debe de ampliar el tamaño de la "palabra" de memoria, así se determina éste en 8 bits, dando lugar al byte. Con el byte se puede contar, teniendo en cuenta todas las variaciones con repetición de dos elementos (0,1) en los 8 bits, desde 0 hasta 28=256. Esta posibilidad de contar y numerar da lugar a la codificación ASCII que permite que los primeros ordenadores entiendan los caracteres del alfabeto.

HISTORIA DE NÚMERO 1

VER ASCII EN WIKIPEDIA

¿Cómo se generan los números?

El sistema de numeración decimal permite escribir los números con los diez dígitos usuales: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Para seguir escribiendo números usamos la posición poniendo en secuencia detrás de lo que tenemos todos los demás dígitos. Así, después del 9 viene el 10, después el 11, después el 12, después el 13 y así hasta el 19. Acabado el 1 se toma el 2 y se le añaden los diez dígitos. Se obtienen el 20, el 21, el 22,..., hasta el 29. Se sigue así indefinidamente. ¿Qué pasa si limitamos los numerales? Pongamos por caso que sólo disponemos del 0 y del 1. Vamos a escribir la serie de números que podemos escribir:
0, 1, 10, 11, 100, 101, 110, 111, 1000, 1001, 1010, 1011, 1110, 1111,.....
Si comparamos este sistema de numeración binario con el decimal tendremos la equivalencia entre ambos:
0-->0
1-->1
2-->10
3-->11
4-->100
5-->101
6-->110
7-->111
8-->1000
9-->1001
10-->1010
11-->1011
12-->1110
13-->1111
..................

jueves, 1 de abril de 2010

¿De qué forma se escriben los números?

Vamos a dividir por 2 todas la veces que se pueda el número 123. En cada división elegimos el cociente y lo volvemos a dividir por 2 hasta que no podamos hacer más esta operación.
123=2·61+1
61=2·30+1
30=2·15+0
15=2·7+1
7=2·3+1
3=2·1+1
Pongamos todo el proceso en conjunto y simplifiquemos los paréntesis dejando las operaciones indicadas como potencias:
123=
2·61+1=
2(2·30+1)+1=
2(2(2·15+0)+1)+1=
2(2(2(2·7+1)+0)+1)+1=
2(2(2(2(2·3+1)+1)+0)+1)+1=
2(2(2(2(2(2·1+1)+1)+1)+0)+1)+1=
2(2(2(2(22·1+2·1+1)+1)+0)+1)+1=
2(2(2(23·1+22·1+2·1+1)+0)+1)+1=
2(2(24·1+23·1+22·1+2·1+0)+1)+1=
2(25·1+24·1+23·1+22·1+2·0+1)+1=
26·1+25·1+24·1+23·1+22·0+2·1+1=11110112
Podemos obviar las potencias de 2 porque son consecutivas y siempre las podemos incorporar porque están implícitas en la posición de cada dígito.
Lo que obtenemos es la notación binaria del número 123

martes, 30 de marzo de 2010

¿Cómo se obtiene el resultado de una operación numérica?

Dividir un número D entre otro d es averiguar cuantas veces podemos restar d de D. Los ingleses empiezan dividen a groso modo, más fielmente a la definición, y los españoles empiezan más ajustadamente pero enmascarando más la definición. Veamos un ejemplo:
Dividir 345 entre 53.
Según los ingleses, podemos ir quitando los grupos de 53 que queramos, por ejemplo 4 grupos de 53, 4·53=212, entonces quedan, 345-212=133. Podemos quitar a este resto dos grupos de 53, 2·53=106, entonces quedan, 133-106=27. Aquí ya no podemos quitar 53 a 27, queda de resto final 27 y los grupos de 53 quitados son, 4+2=6, que representa el cociente. Lo mejor es quitar los 6 grupos de 53 desde el principio porque ahorra restas.
Según los españoles, para dividir 345 entre 53, el 3 no cabe en 5 así que cogemos dos cifras, 34, 34 entre 5 cabe a 6. Multiplicamos 6 por 3, da 18, al 25 van 7, llevamos 2, y 6 por 5 da 30, más 2, 32, 34 menos 32 da 2, el resto es por tanto 27 y el cociente 6. Es el método pero para enseñar a dividir se debería empezar por lo anterior.




domingo, 28 de marzo de 2010

Tablas de apoyo

El triángulo de Pascal o de Tartaglia es un ejemplo de una tabla que puede ser práctica para obtener los números combinatorios.
----------------------------------------
01--01--01--01--01--01--01.....
01--02--03--04--05--06.....
01--03--06--10--15.....
01--04--10--20....
01--05--15....
01--06....
01....
----------------------------------------
Hay que verlo como un triángulo "ladeado" y fijarse que las diagonales son simétricas.
Los lados superiores del triángulo son todos unos (fila uno y columna uno) y para construirlo hay que sumar dos números consecutivos de la diagonal para obtener el número intermedio entre esos dos números de la diagonal siguiente. En la tabla se observa que el 6 y el 4 sumados dan el 10.
Cada diagonal coincide con la serie de números combinatorios, así por ejemplo, en la diagonal 5ª están:
C5,0=1; C5,1=5; C5,2=10; C5,3=10; C5,4=5; C5,5=1

La demostración de que es así está en las siguientes propiedades de los números combinatorios: Cn,0=1; Cn,n=1; Cn,r+Cn,r+1=Cn+1,r+1

domingo, 21 de marzo de 2010

Matemática mental versus álgebra

Si decimos que el dinero que tiene Juan más 12 euros suman 20 euros, es fácil hacer el computo mental del dinero que tiene Juan, no hay más que restar 12 euros a los 20 y obtenemos 8.
Si x es la cantidad de Juan, x+12 es la suma del dinero de Juan más 12 euros. Si decimos que en total son 20 euros, entonces tenemos, x+12=20. Debemos de quitar 12 euros a los 20, en ambos lados de la ecuación, entonces tenemos, x=20-12, es decir, x=8.

Si el doble del dinero de Pepe más 7 euros hacen 25 euros, mentalmente podemos sacar el dinero que tiene Pepe. Quitamos los 7 euros a 25, 25-7 es 18, entonces el doble del dinero de Pepe es 18. Entonces el dinero de Pepe es la mitad de 18, 18/2, o sea, 9 euros.
Si x es el dinero que tiene Pepe, el doble es 2x, y el doble más 7 es 2x+7. Como hacen 25 euros en total tendremos, 2x+7=25. Sacamos los siete euros en ambas partes de la igualdad, 2x=25-7, o sea, 2x=18. Ahora, dividimos a la mitad para obtener x, x=18/2, entonces, x=9 euros.

Si María paga 3 refrescos con un billete de 20 euros y le devuelven 14 euros, mentalmente podemos averiguar cuanto cuesta cada refresco. Empezamos por descontar de los 20 euros los 14 que le devolvieron, eso significa que le costaron 6 euros, ahora como son 3 refrescos debemos dividir los 6 entre 3, dando como resultado 2 euros por refresco.
Si x es el precio de cada refresco, cuestan 3x, si paga con 20 euros y le devuelven 14, se tiene que 20-3x=14. descontamos lo 14 euros en ambos lados, 20-14-3x=0, 6-3x=0, o sea, 3x=6, y de aquí, dividiendo por 3, x=6/3=2 euros por refresco.

jueves, 11 de marzo de 2010

Generalizar

Empezamos por los números de uno en uno (el 1, el -3), pasamos a los pares de números (el (2,3), el (-3,5)), luego a los triples (el (-2,3,0), el (-3,2,-1)), ... , luego a las matrices (las cajas de números en filas y columnas) y de ahí... a los tensores. Todo un proceso de generalización.

  • Los números de uno en uno sirven para magnitudes escalares como la temperatura, la altura o la amplitud de un ángulo. Por ejemplo: 23º C, 120 m, 23'5 kg ó 90º sexagesimales.
  • Los pares de números sirven para magnitudes vectoriales (en 2D). Por ejemplo: estar en la posición 30º Este, 24º Norte; empujar un carro con una fuerza de 12 N y un ángulo de 45º con la vertical.
  • Los triples numéricos sirven para magnitudes vectoriales (en 3D). Por ejemplo: un globo aerostático se encuentra en la posición 35º Este, 88º Norte, a una altura de 245 m; un gas ideal ocupa un volumen de 20 l, tiene una presión de 4'5 at y está a una temperatura de 35º C.
  • Las matrices sirven para manejar conjuntos de datos bidimensionales. Por ejemplo:la intensidad de los campos electromagnéticos de los electrodomésticos mas usuales según la distancia.

lunes, 8 de marzo de 2010

El proceso inverso

En Matemáticas se suele tener en cuenta si un proceso determinado tiene su inverso o no (la vuelta atrás). Veamos algunos ejemplos:
1) Dados dos números, 3 y 5, podemos calcular su suma: 3+5=8. Ahora dado el resultado, 8, y uno de los sumandos, por ejemplo el 3, podemos calcular el otro: 8-3=5.
2) Dada una fracción, por ejemplo 3/5, podemos calcular su expresión decimal, 0.6. Ahora, dada la expresión decimal, 0.6, podemos calcular la fracción generatriz de la que proviene: 0.6=6/10=3/5.
3) Dada una base, 3, y un exponente, 2, podemos calcular la potencia, 32=9. Ahora, dada la potencia y la base podemos calcular el exponente: 2=log39. O bien, dado el resultado, 9, y el exponente, 2, podemos calcular la base: 3=sqrt(9).
4) Dada una expresión combinada de operaciones con números, 2·5-6·4, podemos obtener el resultado final, -14. Ahora, dada la expresión final, -14, podemos averiguar uno de los números implicados en la expresión suponiendo que lo hubiésemos perdido, 2x-6·4=-14, resolviendo la ecuación.

domingo, 7 de marzo de 2010

Aplicando matemáticas

Calcular el coste del trayecto de un taxi.
Supongamos que en una determinada ciudad la bajada de bandera del taxi cuesta 2 euros y que el precio por Km recorrido es de 0.7 euros. Lo que cuesta la carrera según los Kms del trayecto es una progresión aritmética en la que n es el número de kilómetros, el primer término es 2 y la diferencia 0.7.

a1=2.7
d=0.7
an=2.7+(n-1)·0.7=0.7·n+2

(nº Kms, euros): (1, 2.7), (2, 3.4), (3, 4.1), (4, 4.8),....

Si un taxi recorre entre 3 y 4 kilómetros, el precio estaría entre a3 y a4, esto es, entre 4.1 y 4.8 euros.

Hay páginas web que se dedican a calcular el coste de trayectos en diversas ciudades. Hay que dar el origen y el final, a partir de ahí la página averigua el precio con el número aproximado de kilómetros del recorrido. Muestran además el coste de bajada de bandera y las taxas que hay que pagar en aeropuertos. En cómputos relacionados con el tiempo de viaje se calcula el posible retraso en el trayecto.
WORLD TAXIMETER

sábado, 6 de marzo de 2010

Lo que rodea a la tarea

Muchos conceptos generan a su alrededor una serie de tareas que es necesario saber resolver. Por ejemplo, en el caso de las progresiones aritméticas hay que saber hacer entre otras cosas:
1) Determinar el primer término y la diferencia a partir de una sucesión.
2) Calcular los n primeros términos a partir del primero y la diferencia.
3) Calcular el término general a partir del primero y la diferencia.
4) Calcular cualquier término y la diferencia a partir del término general.
5) Calcular la suma de los n primeros términos de la progresión.
6) Interpolar varios términos entre dos dados para que formen progresión aritmética.
7) Aplicar estos conocimientos en ejemplos.

martes, 2 de marzo de 2010

Historia de las espirales

ARQUÍMEDES (287 a.C-21 2 a.C)
Nació y murió en Siracusa. Fué sin duda el mayor matemático y físico de la antigüedad. Arquímedes, aristócrata en cuerpo y alma, era hijo del astrónomo Feidias.

Define la espiral con el movimiento: Es la curva que describe un punto que se mueve con velocidad constante que se mueve, a su vez, girando con velocidad constante.


La distancia entre dos espiras consecutivas siempre es la misma.


Es la espiral más sencilla que se puede construir y por ese motivo aparece en muchas obras de arte.

lunes, 1 de marzo de 2010

Evolución de la espiral

En un sistema de coordenadas polares, como se ve en la figura, la espiral se desarrolla de acuerdo con dos progresiones aritméticas: El ángulo sigue la sucesión de los naturales: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,...., y la distancia al centro evoluciona con una progresión aritmética de primer término 1 y diferencia 2, es decir con la sucesión: 1, 3, 5, 7, 9, 11,.... Curiosamente estos valores corresponden a una recta en un sistema de coordenadas cartesianas.
ai=ai-1+1; a0=1
bi=bi-1+2; b0=1


domingo, 28 de febrero de 2010

Construyendo una espiral

Con ayuda de triángulos semejantes (ángulos iguales) se puede construir una espiral. Se empieza por un triángulo cualquiera y se va pegando sobre uno de los lados (siempre en el mismo orden coincidiendo la longitud) un triángulo semejante, como se indica en la figura:


















sábado, 27 de febrero de 2010

Generando una espiral

Supongamos que tenemos una plataforma circular que se mueve girando, con una determinada velocidad, sobre un punto fijo o centro. Una persona se mueve en línea recta -- visto desde la plataforma--, con otra determinada velocidad, desde el centro hasta un punto del borde de la plataforma. Para un observador que está fuera de la plataforma el trayecto que sigue la persona no es en línea recta, es en espiral. Es la composición de dos movimientos: el circular y el rectilíneo.

Supongamos que r(t) es la distancia al centro y α(t) el angulo girado en el instante t. Las coordenadas cartesianas serán:
x(t)=r(t)*cos(α(t))
y(t)=r(t)*sen(α(t))

Ejemplos de espirales con Maxima:
Para r(t)=a·t y α(t)=b·t


















Para r(t)=a·t2 y α(t)=b·t

jueves, 25 de febrero de 2010

Espiral

La espiral la encontramos en la Naturaleza en multitud de ocasiones aunque las formas más populares están en las conchas y caparazones calcáreos de los moluscos. Pero también la vemos en las borrascas, por efecto de las fuerzas (entre ellas la de Coriolis), o en galaxias lejanas. ¿Por qué la predilección de la Naturaleza por esta forma?




















Foto realizada por Erik Dávila Jiménez

miércoles, 24 de febrero de 2010

Volumen del cilindro

Foto sacada en una excursión con alumnos en busca de fotografías matemáticas. Es un tronco de árbol hueco visto desde dentro hacia arriba. Un tronco tiene básicamente la forma de un cilindro, su volumen viene dado por la fórmula: V=π*r2*h; siendo r, el radio del círculo y h, la altura. Pero, ¿de dónde viene esta fórmula?

(Para alumnos de bachillerato)
Supongamos que un árbol tiene un tronco cilíndrico perfecto y que cada año crece su volumen de forma perfecta añadiendo una capa más a su grosor, como vemos que ocurre en los anillos concéntricos cuando cortamos su tronco.
Cada nueva capa la podemos imaginar estirada y tendremos una hoja de altura Δx, de ancho 2π*x, y de largo h. El volumen de esa capa que contribuye al volumen total es: 2π*x*h*Δx. El volumen final será la suma de todas esas capas que se forman año tras año: V=∑ 2π*x*h*Δx.
Si consideramos que Δx-->0, que las capas son muy finas porque las contabilizamos segundo a segundo, el sumatorio se convierte en la integral definida entre 0 y r. Como ∫2π*x*h*dx=π*x2*h+C, entonces V=π*r2*h

viernes, 19 de febrero de 2010

Un modelo matemático

En una granja de animales la población se incrementa un 20% cada mes. Si se parte de 100 animales y se quiere duplicar la población en 1 año, ¿cuántos animales como máximo se pueden vender cada mes?

Podemos contar los meses con los índices y la población de cada mes, con el incremento acumulado, la calculamos multiplicando por 1'2 la población del mes anterior. Llamamos xi a la población que hay en el mes i y n al número de animales que podemos vender cada mes, entonces, el modelo a seguir es:

a) x0=100
b) xi+1=1'2·xi-n
c) x12>200

solución n=17

programa de Maxima que lo resuelve:
x:100;
lista:[[0,x]];
n:17;
for i:1 thru 12 do(x:x*1.2-n,lista:endcons([i,x],lista));
lista;

[[0,100],[1,103.0],[2,106.6],[3,110.92],[4,116.104],[5,122.3248],[6,129.78976],[7
,138.747712],[8,149.4972544],[9,162.3967052799999],[10,177.8760463359999],[11,
196.4512556031999],[12,218.7415067238399]]


wxplot2d([discrete,lista])$

miércoles, 17 de febrero de 2010

El infinito aleph0

El infinito es una herramienta importante a la hora de construir matemáticas.
Los número naturales empiezan en 1 y van aumentando de 1 en 1. ¿Pero, hasta cuando? Pues, hasta el infinito.

Definición axiomática de los números naturales:
a) El primer natural es el 1.
b) Cada número natural se obtiene del anterior (el llamado predecesor) sumándole 1 (obteniendo así el sucesor).

El sucesor de 1 es el 2, 2=1+1; el sucesor del 2 es el 3, 3=2+1;... así hasta infinitos números naturales. A este infinito, el cardinal del conjunto de los naturales, se le llama aleph0.



Podemos tener una imagen de este número si ponemos un espejo paralelo enfrentado a otro.

Los números enteros contienen a los naturales, que coinciden con los enteros positivos, --luego ya habrá infinitos enteros--, pero también hay que tener en cuenta que hay otra parte que son los enteros negativos y el cero. ¿Esto quiere decir que hay más enteros que naturales?

Proposición:
Hay igual número de naturales que de enteros.
Demostración:
Se puede equiparar cada número natural con cada número entero de la siguiente forma: Al 1 natural le asignamos el 0 entero; al 2 natural le asignamos el 1 entero; al 3 natural le asignamos el -1 entero;...
1--->0
2--->1
3--->-1
4--->2
5--->-2
6--->3
7--->-3
............
de esta forma, salvo el 1 que va con el 0, todos los números pares de los naturales se equiparan con los enteros positivos y todos los números impares de los naturales se equiparan con los enteros negativos. Entonces los infinitos números naturales son la misma cantidad que los infinitos números enteros, tienen el mismo cardinal, aleph0.

EL INFINITO

jueves, 11 de febrero de 2010

El azar

El azar no es otra cosa que la imposibilidad de controlar todos los factores que concurren en un suceso. Así, al lanzar un dado y ver el número que hay en la cara superior no podemos controlar qué va a salir. Si lanzásemos el dado y recorriese exactamente el mismo trayecto en su caída volveríamos a obtener el mismo resultado, pero, como todo el mundo sabe, es prácticamente imposible hacer el mismo recorrido. Lo que si sabemos, es que sólo pueden salir seis resultados: {1,2,3,4,5,6}, lo que se llama el Espacio Muestral, lo cuál nos permite controlar en cierta medida el azar. A cada uno de los posibles resultados se les llama Suceso Elemental.
Se puede medir, lo que se llama, la probabilidad de que salga cada uno de esos seis sucesos elementales. Una forma de hacerlo sería suponer que el dado es ideal, no físico, y que la probabilidad es la misma en cada uno de los seis casos. Si suponemos que la probabilidad es la fracción que representa cada caso en el total, la llamada Regla de Laplace, estaríamos diciendo que la probabilidad de salir cada número es 1/6.
El problema surge cuando no todos los sucesos elementales tienen la misma probabilidad. Si lanzamos una chincheta y observamos si sale con la punta hacia arriba o apoyada, tenemos un espacio muestral con dos sucesos elementales {hacia arriba, apoyada}. No podemos medir fácilmente, apriorísticamente, lo que representa la fracción en cada caso por lo peculiar de la situación. En este caso no queda mas remedio que hacer un ensayo con una chincheta concreta. Si lanzamos la chincheta un número elevado de veces (n) y contabilizamos las veces que caen "hacia arriba" (h) y "apoyada" (a), se observa una cierta constancia en la frecuencia relativa --el número de veces que cae en uno de los sentido entre el número de lanzamientos, h/n y a/n--, y es que ese número tiende a un valor fijo conforme aumenten los lanzamientos. Esta regularidad se conoce como la Ley de los Grandes Números. Esas constantes representan la medida de la probabilidad de cada uno de los sucesos.

lunes, 8 de febrero de 2010

Lo cotidiano

¿En qué medida estamos en contacto con las matemáticas en nuestra vida cotidiana?
Me levanto a las 6:30 para entrar en el trabajo a las 8:00. Desayuno un café con 4 o 5 galletas. Estoy a las 7:20 en la parada de guagua para coger la línea 22. Suelen pasar una 2, una 25, una 81 y luego aparece la 22. El bono de 10 viajes me cuesta 13 euros. Trabajo de 8:00 a 13:00, aproximadamente, en turnos de 55 min. En el descanso de 30 min tomo un café que cuesta 70 cent. El centro de trabajo tiene 4 pisos y suelo estar en el . Tardo unos 30 min en volver a casa, en la 22 o la 21. Si vuelvo en la 21 tengo que caminar aproximadamente 1 km.
Tengo un pendrive de 2 G en el que guardo los trabajos, un móvil con tarjeta de prepago con un saldo de 12 euros aproximadamente y un portátil de 10'' de pantalla, 1024 de RAM y 80 G. En el mercado suelo comprar café que está a 6 o 7 euros el kilo. El pescado está por término medio entorno a los 15 euros el kilo. Juego algunas veces a la lotería pero no tengo muchas esperanzas porque las probabilidades de que me toque son muy bajas. No estoy seguro de cuál es la lotería que me da más probabilidades de acertar. Mi equipo favorito va de y estamos a mitad del campeonato. Me fijo en la bolsa cuando baja observando si la gráfica está en franco descenso. Estos días estoy fijándome en el mapa del tiempo, he aprendido a leer las borrascas y los anticiclones, la dirección y sentido de los vientos y los frentes cálidos y fríos. Ha habido un terremoto entre islas de magnitud 4 que apenas se ha sentido en la de aquí. El epicentro estaba localizado en el mar, lo he visto dibujado en la tele con ondas concéntricas. Son las 11:30 y me tengo que ir a dormir para poder hacerlo con 7 horas al menos.