3.4.26

Unha idea non tan peregrina

 

   

Estaba pensando nunha función con dominio nos números naturais que se me ocorrera, e a mente choutou á sucesión que comeza deste xeito:


1, 3, 5, 7, 9...


Os impares? A gran cousa...

Non, non, non sexades impacientes, observade uns termos máis:


1, 3, 5, 7, 9, 15, 17, 21, 27, 31, 33, 45, 51, 63, 65, 73, 85, 93, 99,...


Todo cheo do meu achádego, deume por mirar en OEIS, e claro, aló andaba.


Polo que, se non queredes estragar a diversión, non vaiades.

Ah, e a imaxe da cabeceira non dá pista ningunha, só amosa a colocación dos elementos da sucesión na estrutura da espiral de Ulam(o 1 está no centro). Por que está, logo? Porque me pareceu bonita.


30.3.26

Outra vez, outro problema do mesmo tipo

 

I may be paranoid but not an android

Os catro lectores humanos que quedan e máis os catrocentos bots que me len diariamente (un saúdo ao Mossad) xa saberán que hai certas teimas que me acompañan hai anos. Unha, que deu lugar a unha serie de entradas, é a pescuda de problemas xenuínos de álxebra nos que non interveñan ecuacións, senón o uso de variables(preferiblemente que tampouco traten da observación de padróns, pois o razoamento implicado non adoita caer no alxébrico senón no xeométrico). Outra teima é a da falta de recursos do docente cando resulta imposible facer que o alumno entenda un concepto, sen edulcoralo e sen caer no unicamente instrumental, cousa da que coido que falei por primeira vez hai case dazasete anos por aquí(e xubilarei sen atopar solución). E por último teño certa tendencia cara aos problemas elementais de carreiras nas que se coñecen as relacións entre tempos ou velocidades, con pistas circulares aínda mellor. Podedes atopar ese tipo de problemas aquí:

Non te deixes levar

De (5º) aniversario + 1 día

Desconfía dos enunciados sinxelos

Seguramente haberá máis entradas con enunciados similares, con esas facedes unha idea. Lembro que hai unha sección de Ants, Bikes and Clocks, libro que mencionei en varias ocasións, na que aparecen moitos, polo que é probable que haxa máis.

Pois limpando libros do cartafol Descargas atopei un, Mathematical Challenges. Selected Problems from the Mathematics Student Journal(vista moi limitada), de Mannis Charosh, no que vin este enunciado:

Se Bob pode gañarlle a Jim por un décimo de milla nunha carreira de 2 millas, e Jim pode gañarlle a Henry por un quinto de milla nunha carreira de 2 millas, por que distancia lle gañaría Bob a Henry nunha carreira de 2 millas?

Confeso que resolvín o problema metendo todas as variables imaxinables, cheguei ao resultado, que é $\frac{29}{100}$ de milla, e como non fun moi pulcro na resolución, non tiña nin idea de que relación había entre os números do enunciado, i.e., 2, $\frac{1}{10}, \frac{1}{5}$ e o resultado final, $\frac{29}{100}$. Polo que resolvín de novo o problema, esta vez obviando os números e poñendo letras en todos os valores dados. E daquela vin.

E logo volvín ao libro, e o problema seguinte dicía:

Nunha carreira de d iardas, A gaña a B por p iardas, B gaña a C por q iardas, e A gaña a C por r iardas. Expresa d en función de p, q e r.

E daquela vin mellor.

Non vai ser a última vez na que traia algún problemiña destes, estou certo.


22.3.26

Un "paradoxo" alxébrico-xeométrico

 

Por unha vez, imos ver algo de historia.

Pero hai que establecer uns cantos feitos previamente, que isto non vai de lercheos entre persoeiros.

Coñecedes o Teorema de Bezout? Igual pensades nun teorema sobre números, en concreto, se a e b son números enteiros e d é o seu máximo común divisor, entón existen enteiros m e n tales que  $d=ma+nb$, pero non, non é ese (que é unha fermosura, que conste en acta), senón un teorema xeométrico que eu vin por primeira vez en Curvas Alxébricas en 5º de carreira, pero que ten unha historia moito máis elemental. O enunciado vén dicindo:

Se temos dúas curvas alxébricas $f(x,y)=0$ e $g(x,y)=0$, f de grao m e g de grao n, entón a intersección de f e g consta de m·n puntos.


Se non coñecíades o teorema, seguramente pensedes que ten algo raro. E ten, claro que ten. Esa intersección de $m·n$ puntos só se cumpre se contamos ben as interseccións: por unha banda hai que considerar a multiplicidade dos puntos de intersección (puntos de tanxencia, triples, etc.), por outra hai que considerar o corpo dos números complexos, e nin así teríamos garantido o número m·n, pois faltaría traballar de xeito proxectivo, e contar os puntos no infinito tamén. Se non, botade contas das interseccións de dúas circunferencias, que son curvas de grao 2, e á vista podemos ter 0 interseccións, 2 ou 1. Nunha imaxe, todas as posibilidades:

Insira aquí unha brincadeira dos 80 pouco étnica-friendly 


Consecuencia inmediata do Teorema de Bezout é que, se as dúas curvas teñen grao n, a súa intersección (ben contada) consta de $n^2$ puntos.

Por outra banda, un polinomio de grao n ten c coeficientes. Vexamos o caso concreto das cúbicas, a xeneralización é inmediata:
$$p(x)=ax^3+bx^2y+cxy^2+dy^3+ex^2+fxy+gy^2+hx+iy+j$$
Contamos 4 coeficientes de monomios cúbicos, 3 cuadráticos, 2 lineais e 1 independente, en total $4+3+2+1=\binom{5}{2}$. E xa vedes por onde vai o conto.
O que sucede é que multiplicar por calquera número real o polinomio determina a mesma curva, polo que podemos facer que o polinomio sempre teña un coeficiente unitario, e só $\binom{n+2}{2}-1=\frac{n(n+3)}{2}$ coeficientes variables. E para atopar $\frac{n(n+3)}{2}$ números chega a mesma cantidade de ecuacións, que virán determinadas pola mesma cantidade de puntos polos que pasa a curva.

Ata aquí o preámbulo, malditas matemáticas, que sempre precisan que teñas asimilados tantos feitos previos.

O asunto que viña contar hoxe(en realidade hai 4 anos, que a perspectiva de redactar o preámbulo fixo que esta entrada quedase en borradores) é o seguinte:

Como $\frac{n(n+3)}{2}$ puntos determinan unha única curva de grao n, e dúas curvas distintas de grao n se intersecan en $n^2$ puntos, se $\frac{n(n+3)}{2} \leq n^2$, non parece suceder que entón $\frac{n(n+3)}{2}$ puntos non son suficientes para determinar de xeito único a curva?

A resposta non é tan evidente, pois deu lugar* en 1744 a unha carta de Cramer (si, o da afamada regra de 2º de BAC) a Euler, onde pregunta polo caso $n=3$, que é o primeiro grao no que $\frac{n(n+3)}{2} \leq n^2$. Neste caso $\frac{3 \cdot (3+3)}{2}=9$ puntos deberían abondar para determinar a cúbica, pero dúas cúbicas distintas poden intersecarse neses $3^2=9$ puntos.

*En realidade Maclaurin publicara en 1720 o aparente paradoxo


Que está pasando aquí? A glitch in the Matrix?


O bo de Gauss non ten nada que ver coa historia,
que eu saiba, pero como este gif é a miña segunda 
creación(a 1ª é esta), déixoa por aquí 



O lector moderno pode usmar o quid da cuestión. 

$\frac{n(n+3)}{2}$ puntos, seguro?

Dá igual como sexan eses puntos? Vexamos uns casos inmediatos:



Este exemplo é o orixinal da carta de Cramer


Neste exemplo podedes argumentar que esas cúbicas están un pouco, digamos, rechumidas, aínda que a palabra técnica é dexeneradas, que certamente soa peor. Poñamos outro exemplo que evite esa eiva:



Xoguei cos coeficientes ata que atopei esta especie alieníxena baseada no allo.
Tedes outro exemplo na wikipedia


Invoquemos ao lector moderno outra vez: pensade que Euler viviu e traballou no século XVIII, antes da fundación da álxebra lineal, en particular, antes da invención(ou descubrimento, como queirades) do concepto de rango, que hoxe estudamos daquela maneira en 2º de BAC. Pero o que si tiña Euler era unha intuición sobrenatural, e decatouse de que se dúas cúbicas se intersecan en 9 puntos, o que sucede con eses 9 puntos é que non son "xenéricos", o que agora traduciriamos como que as ecuacións determinadas sobre os 9 coeficientes (cargámonos un dos 10 coeficientes mediante división, lembrade) da cúbica non son linealmente independentes. Por exemplo, os 9 puntos intersección en cuadrícula do exemplo "dexenerado", despois de ver que o termo independente ten que ser nulo, pois un dos puntos é o $(0,0)$, dan lugar a esta matriz 8x8 do sistema :
, que ten rango 7, igual que a matriz ampliada, mentres que o número de incógnitas é 8, polo que o sistema é compatible indeterminado.

E xa podedes intuír a xeneralización, o esencial está todo no caso cúbico.

O que máis me abraia deste conto é que Euler viu a razón do aparente paradoxo sen ter a linguaxe necesaria para expresalo con rigor. Un xenio absoluto.

Escribindo esta entrada vin que o formidable arquivo How Euler Did It, de Ed Sandifer, xa non está dispoñible en liña. Eu teño todos (coido) os artigos en pdf nun disco duro, se alguén precisa, que me avise. En calquera caso, podedes atopalos en The Wayback Machine, por exemplo Cramer's Paradox, que foi o lugar no que souben por primeira vez desta vella historia.

E se queredes ir ás fontes orixinais, a entrada da wikipedia en inglés ten as ligazóns ao final:

3.3.26

Symmetry

 

Tranquilos, non vou comentar o clásico libro de Hermann Weyl, que sospeito que, xunto a Flatland ou O Teorema do Papagaio, forma parte desa colección de libros que naceron para encher bibliografías de traballos que ninguén leu, nin eses traballos, nin desgraciadamente, os devanditos libros.

Xa que esta entrada comeza doente, aproveito para apuntar aquí que non hai un maldito libro de divulgación no que falen de Weyl no que non digan as mesmas frases: que era discípulo de Hilbert pero que non o seguiu no formalismo, senón que evolucionou cara ao intuicionismo... Sen comentar a posterior "reconciliación", que aparece ata na wikipedia en inglés. En fin.

Non. Symmetry é o nome dun xogo dos que parecen feitos para ter de target os tarados coma min. Pois ademais de traballar o concepto de simetría axial, requiren de certa velocidade visual. O obxectivo de cada fase é detectar que cela rompe a simetría, para o cal dispós dun tempo que ao principio é máis que abondo, pero cando a cuadrícula vai incrementando o número de celas e hai máis características que ter en conta, rapidamente é insuficiente. 

Comparto a pantalla dunha fase na que hai que controlar tanto a cor das celas como o contido, e o eixe de simetría. En fases posteriores tamén hai que observar a orientación do contido, hai celas que desaparecen e logo reaparecen, as figuras teñen distintos padróns de sombreado...


Engadindo a imaxe decateime de que lembra
á portada dun libro ben bonito de Combinatoria,
Combinatorics. Ancient and Modern

Xa teño tedes outro xoguiño para eses días pampos de folga de estudantes nos que veñen dous despistados...

21.2.26

Dúas diseccións, unha vella e unha nova

 

Onte varios alumnos remataron un exame con bastante antelación, polo que acabei entrando aquí, na etiqueta Disección, para poñer algún problema que non precisase de moito enunciado. E a primeira entrada que sae nesa etiqueta é Catro novas diseccións, onde compartín catro problemiñas inventados por min. E pensei en crear algunha nova, polo que abrín o Polypad one more time e tardei un bo anaco en atopar algunha idea que me dese convencido. Porén, como tamén vin hai pouco unha interesante nun libro dun dos Grabarchuk, veño con dúas diseccións para engadir ao almacén. Obviamente é mellor a outra, xa podedes imaxinar, pero chanto antes a miña:


   

Dividide a figura anterior en 7 figuras co mesmo tamaño pero forma distinta.

Non fixen as variacións, mais coido que o periscopio ese pode cambiar de sitio e aínda habería problema para resolver.



   

Divide a figura anterior en tres partes congruentes.

Como son boa persoa, coméntovos que nese "congruentes" hai que entender que falamos de pezas sólidas, que podemos xirar no espazo.


Se outro día, xogando co Polypad, atopo algo potable, hei volver por aquí.

7.2.26

Dous problemas combinatorios

 

Había tempo que non atopaba un concurso matemático, e hoxe mesmo, remexendo na web de Art of Problem Solving na pescuda dalgunha ecuación diofántica (o que vén sendo o combustible que mantén viva esta maldade interior), dei co Concurso Madhava da India. O que non deixa de ser curioso, tendo en conta que foi fundado en 2010.

Esta competición vai dirixida a estudantes do grao de Matemáticas, o que fai que inclúa desde problemas de álxebra elemental ata ecuacións diferenciais, pasando pola combinatoria. E mirando por riba axiña achei dous curiosos dentro desta última materia. Atendede.

Este mesmo xaneiro apareceu este problema, que me sorprende que non pensara antes dado o inmediato que é:

De cantos xeitos podes escoller un número impar de obxectos dun total de n obxectos?

Inclúo as opcións que dá o concurso:

a) $2^{n-1}$ b) $2^{n}$ c) $2^{n}-1$ d) $n$ 

A solución, coido, é fácil de intuír, vendo as opcións. Antes de velas elucubrei un anaco sobre dividir a análise en dous casos, segundo se n é par ou impar. Pero é moito máis sinxelo. E susceptible de facer unha demostración puramente combinatoria e argallar varios argumentos.

E velaquí outro, este de 2015, que non sei se vai exactamente de combinatoria pero como mínimo está na fronteira:

Hai 8 equipos na liga profesional de kabaddi. Cada equipo xoga con todos os demais equipos unha soa vez. Supoñamos que non pode haber empates. Sexan $w_1, w_2, \dots , w_8$ o número de victorias e $l_1, l_2, \dots , l_8$ o número de derrotas dos equipos $T_1, T_2, \dots , T_8$. Entón

a) $w_1^2+ \dots + w_8^2=49+l_1^2+ \dots + l_8^2$

b) $w_1^2+ \dots + w_8^2=l_1^2+ \dots + l_8^2$

c) $w_1^2+ \dots + w_8^2=49-(l_1^2+ \dots + l_8^2)$

d) Ningunha das anteriores


Estou certo de que hei pasar pola web deste concurso moitas veces no futuro(de feito xa estou enleado con algún problema...)

25.1.26

Escher(-ish) noutro xogo

 Que tempos aqueles nos que todas as semanas saía un xogo "dos de pensar" na rede, que tempos.

Ou quizais segue a haber, o que sucede é que desde que desapareceu o Flash non hai unha contorna amigable, fóra de certos portais aparentemente máis especializados, como itch.io, ou cousas raras e infantís, como Roblox, na que velos. Ou pode que sexa eu máis vello, ou parvo, quen sabe.

 

Obviamente, se vexo que hai un novo xogo titulado Escheresque, vou probalo e raro será que non o comparta aquí. Que parece que eu son o target obxectivo dunha cousa así.

Aínda que logo, cando o probe, decida que moi Escheresque igual non é.

O xogo usa a perspectiva isométrica de moitos dos vellos xogos arcade dos 80, a mecánica inclúe cambiar entre dous mundos superpostos e isto fai que o noso ollo conxugue as imaxes dos dous mundos ata crear figuras paradoxais que non están aí. Ao contrario do Monument Valley, no que si aparecían ilusións e figuras imposibles.



Podía basearse en La Abadía del Crimen,
a verdade. Ou no Marble Madness


A principal dificultade do xogo é non ter unha visual completa do escenario, o que provoca que poidas vagar un chisco ata atopar o que hai que facer. E tendo en conta a lentitude coa que anda o nachiño, se sodes dos que vedes vídeos a 2x, non é para vós. Se sodes dos que non resolvedes un problema de todo no momento no que sabedes o que hai que facer, tampouco.

En conclusión, máis arte que xogo. Como premisa para algo máis grande si que o vexo factible.

17.1.26

Unha "trola" que adoito contar na aula

 

Alguén haberá que lembre unha vella entrada(de 2012!)deste blog, Mentiras que contamos os profesores de Matemáticas, na que o uso da palabra mentira quizais fose esaxerado. Por iso neste caso vou poñer trola entre vírgulas.

Xa comentei que este curso dou 1º e 3º de ESO, o que me leva, queira ou non, a ir comparando o panorama das matemáticas elementais que lles dou aos alumnos en ambos os dous cursos cando coinciden os contidos(eu négome a usar "sentido" aquí, non é funcional esa distinción). E como en 3º de ESO no meu centro comezamos polas unidades de Estatística, Combinatoria e Probabilidade, aínda estou agora na de Números Reais. Polo que a estas alturas de curso andamos cos números racionais, que implica necesariamente lembrar os rudimentos das fraccións. E este ano reparei en que unha das cousas que fago na aula, que non están programadas, pero que xa fixen moitos anos, é poñerlles diante esta cuestión:

Observando o produto de fraccións, 

$$\frac{5}{6} \cdot \frac{3}{8}=\frac{5 \cdot 3}{6 \cdot 8}=\frac{15}{48}$$

e o paralelismo que hai co de naturais,

$$7 \cdot 4=28 \rightarrow 28:4=7$$

Non sería máis inmediato dividir fraccións deste xeito, moito máis natural?

$$\frac{15}{48} : \frac{3}{8}=\frac{15 : 3}{48 : 8}=\frac{5}{6}$$

Se tedes sorte e picades aos alumnos con isto, non tardará en aparecer a explicación. Eu teño este ano un 3º especialmente apático, no que cando fago preguntas no medio das explicacións, as facianas usualmente son algo así:

   

Para sermos exactos, con todo o teatro que fago eu, máis ben son así:



De Steamboat Bil, Jr.


Pois nesa aula saíu a explicación inmediatamente: Porque este algoritmo non asegura que o resultado sexa unha fracción, só funciona ben se o numerador e o denominador do dividendo son múltiplos respectivamente do numerador e o denominador do divisor. Calquera exemplo posto ao chou serve para ver o problema:

$$\frac{7}{6} : \frac{4}{15}=\frac{7:4}{6:15}=\frac{1,75}{0,4}$$

E esta non é a peor das situacións, pois as divisións dan decimais exactos, poderiamos obter unha fracción de verdade multiplicando numerador e denominador por 20. Pero, que sucede se aínda por riba, as divisións dan decimais periódicos?

Quizais pensedes que isto dá demasiado choio para o anecdótico que é. E non vos faltará parte de razón, supoño, pero eu creo que traballar cuestións deste estilo na aula vai no camiño de entender por que se definen os conceptos e se determinan os procedementos. Pola mesma razón insisto cando se amplían definicións como a de potencia en que o motivo é que a nova definición sexa coherente coa previa e máis elemental.

 E aproveitando a marea, serve para notar que o conxunto dos raciconais é pechado baixo suma, resta, multiplicación e división. Que xa sabedes o importante que é. Se ademais fose completo...

6.1.26

Dezasete

 

Pois si, o único primo expresable deste xeito,
sendo p e q primos



Chegamos ao décimo sétimo aniversario deste blog polo que ninguén daba dá un peso e velaquí está, durando máis que o voso amable inspector de educación average na docencia.

Este ano subiu o número de entradas con respecto aos sete anos anteriores, pois escribín 37, fronte ás 28, 34, 33, 32, 24, 24 e 24 dos anos que van de 2024 a 2018(en 2017 foran 38). A única explicación deste feito que se me ocorre é que a xefatura de estudos me compele a buscar certa evasión. Veremos este curso, agora que, felizmente, só dou clase.

Esas 37 entradas sumaron un total de 4053 visitas, mentres que o blog tivo o desorbitado número de 76390 visitas. En bluesky xa avancei a miña sospeita de que ten que haber moito tráfico de bots nesa cantidade, non o vexo factible para este humilde sitio. Polo que lin pola rede, efectivamente os bots son ubicuos nas estatísticas, pensaba que sucedería en webs máis ambiciosas, pero parece ser que o fenómeno é universal.

Como sempre, en contraste coas visitas, o número de comentarios só foi 21 nestas 37 entradas e 24 ao longo do ano. É o signo dos tempos, eu tampouco comento moito pola rede adiante, sendo sincero.

As cinco, non, seis entradas máis visitadas do ano foron(veredes por que teñen que ser seis):
O máis rechamante é que haxa 20 entradas por riba das 100 visitas, aínda que non haxa un outlier como o ano pasado, que tivera 215 visitas.

E as cinco entradas menos vistas foron:

Este ano a media de visitas foi 109,5, a mediana, 105, e a desviación típica, 35. Para os fans das gráficas:

   

Ordenei en LibreOffice Calc por número de visitas de xeito descendente, e como tiña o formato condicional "escala de cores", queda tan feitiño que o comparto tamén:

   

A verdade é que estou bastante satisfeito cos números deste ano. E tamén con saber de casualidade en primeira persoa dalgún colega de profesión que me lía habitualmente. Máis non podo pedir.

Non sei se dar as grazas tamén aos bots.