Resumen
Esta clase abre la unidad sobre los conjuntos numéricos. Presenta el recorrido de la unidad, que parte de los números naturales y llega, por ampliaciones sucesivas, a los enteros, los racionales, los reales y los complejos; reconstruye la historia de esas ampliaciones, desde las fracciones egipcias y la crisis griega de los inconmensurables hasta la fundamentación rigurosa del siglo XIX; formula con precisión el problema que les dio origen, que es siempre una ecuación sin solución en el conjunto disponible, y examina el caso de Bombelli, en el que una ecuación de soluciones reales exige pasar por los números complejos. Termina señalando dónde se emplean estos conjuntos en el resto del curso, en otros cursos del sitio y en la ciencia y la técnica.
Objetivos de aprendizaje
- Describir el recorrido de la unidad y explicar qué aporta cada clase a la cadena de construcciones que va de los naturales a los complejos.
- Formular, para cada ampliación, la ecuación que la motiva, y señalar qué propiedad se gana y cuál se pierde en cada paso.
- Situar en su contexto histórico las principales etapas de la ampliación del concepto de número e identificar el problema de medida, de cálculo o de fundamento que impulsó cada una.
- Señalar dónde intervienen los conjuntos numéricos en el resto del curso, en otros cursos y en aplicaciones científicas y técnicas.
Evaluación de entrada
Antes de recorrer la unidad conviene medir el punto de partida. Esta autoevaluación no califica: sirve para saber dónde detenerse. Las diez primeras preguntas tocan las ocho clases de contenido de la unidad: la sexta y la séptima corresponden ambas a las potencias de exponente racional (la segunda de ellas, a la racionalización), y la décima vuelve a la expresión decimal para plantear un problema en contexto y comunicar su resultado en notación científica, con el redondeo adecuado. Las mismas destrezas se vuelven a medir al final, en la clase de síntesis, con otros datos; las tres últimas comprueban lo que esta unidad da por sabido de la anterior, sobre los números naturales: la división con resto, el máximo común divisor y el lema de Euclides.
Antes de comenzar la unidad, mide tu punto de partida. Es una autoevaluación breve: no se califica y su resultado se guarda solo en tu navegador.
Pregunta 1¿Cuál de estas ecuaciones tiene solución en pero no en ?
Su solución, , ya es racional: esta ecuación es la que obliga a pasar de los enteros a los racionales, no de los racionales a los reales.Su solución, , es entera: esta ecuación motiva el paso de los naturales a los enteros.No tiene solución real, porque el cuadrado de un real nunca es negativo; sus soluciones, y , son complejas.Sus soluciones son y , que son reales; y no es racional, porque no es el cuadrado de un natural. Es el mismo argumento que prueba la irracionalidad de .Repasar: Conjuntos numéricos: de los naturales a los complejos
Pregunta 2En la construcción de los enteros, ¿cuál de estos pares de naturales representa el mismo entero que el par ?
Representa el opuesto, : intercambiar las componentes refleja el par respecto de la diagonal. La condición no se cumple.Se han multiplicado las dos componentes por , como al ampliar una fracción. Los pares de naturales se identifican por la diferencia, no por el cociente: .Se ha sumado a una sola componente, y eso cambia la diferencia: representa el , porque . Para pasar a otro representante hay que sumar lo mismo a las dos componentes.Dos pares y son equivalentes cuando ; aquí . Ambos representan el entero .Pregunta 3Calcular y dar el resultado como fracción irreducible.
Respuesta correcta:
El mínimo común múltiplo de y es , y . Con el denominador se obtiene , que se simplifica a lo mismo. Quien obtiene ha restado numeradores y denominadores por separado.Repasar: Los números racionales: fracciones y sus operaciones
Pregunta 4¿Cuál de estas fracciones tiene expresión decimal finita?
El denominador de la fracción irreducible tiene el factor primo , y entonces la expresión es periódica: No basta que el denominador sea múltiplo de .Que el denominador termine en no basta: tiene el factor , y la expresión es periódica.Que el denominador sea par no basta: tiene el factor , y la expresión es periódica.Es irreducible y su denominador es , sin otros factores primos: la expresión es finita, .Pregunta 5¿Cuál es el conjunto de los reales que cumplen ?
Se ha cambiado el signo de : de se sigue , no .Los extremos no pertenecen al conjunto, porque la desigualdad es estricta: en se tiene , que no es menor que .Se ha resuelto solo . El valor absoluto exige también , y por ejemplo da .La condición equivale a ; con , sumando y dividiendo entre resulta .Pregunta 6Calcular .
Respuesta correcta:
La potencia es la raíz cúbica de , y como , se tiene . Quien obtiene ha olvidado que el exponente negativo da el inverso; quien obtiene ha confundido el exponente negativo con un signo del resultado.Pregunta 7¿Cuál es el resultado de racionalizar el denominador de ?
Se han sumado los cuadrados, : el producto de la suma por la diferencia de dos números es la diferencia de sus cuadrados, no su suma.Se ha conservado el binomio del denominador en lugar de su conjugado. Si este fuera el resultado, valdría , pero vale .Se ha escrito : la raíz de una diferencia no es la diferencia de las raíces.Se multiplican el numerador y el denominador por el conjugado del denominador, ; el denominador se convierte en la diferencia de los cuadrados, , que se simplifica con el numerador.Pregunta 8¿Para qué valor de tiene infinitas soluciones el sistema , ?
Respuesta correcta:
El determinante del sistema es , y la segunda ecuación tiene los coeficientes de la primera multiplicados por . Si , ambas ecuaciones son la misma y hay infinitas soluciones; si , son incompatibles y no hay ninguna. Que el determinante sea nulo no basta para que haya infinitas soluciones.Repasar: Ecuaciones e inecuaciones de primer grado y sistemas lineales
Pregunta 9¿Cuáles son las soluciones en de la ecuación ?
Se ha tomado en lugar de en la fórmula: la suma de las soluciones debe ser , no .Falta dividir entre . Al sustituir en la ecuación no se obtiene .Se ha tomado la raíz de en lugar de la de . Estos números no son soluciones: su producto es , no .El discriminante es , cuya raíz cuadrada en es ; las soluciones son , conjugadas, como corresponde a una ecuación con coeficientes reales.Pregunta 10Un grifo mal cerrado deja caer una gota cada segundos, y cada gota tiene un volumen de mililitros. ¿Cuántos litros de agua pierde en un año de días? Expresar el resultado en notación científica, redondeado a dos cifras significativas.
Se han suprimido las cifras sobrantes en lugar de redondear: está más cerca de que de . Truncar puede casi duplicar el error del redondeo.Ese número cuenta mililitros, no litros: falta dividir entre .Se ha supuesto una gota por segundo; caen la mitad, una cada dos segundos.Un año tiene segundos; cae la mitad de ese número de gotas, , que suman mililitros, es decir, litros. Redondeado a dos cifras significativas, , con un error relativo menor que .Pregunta 11De unidades anteriores¿Cuáles son el cociente y el resto de la división con resto de entre ?
La igualdad es cierta, pero el resto debe cumplir . Es el cociente truncado hacia el cero, que coincide con el de la división con resto solo cuando esta es exacta o el dividendo no es negativo.Se ha dividido entre y se ha cambiado solo el signo del cociente: , no .Se cumple con , y el cociente y el resto con esas condiciones son únicos.Repasar: Divisibilidad y división con resto
Pregunta 12De unidades anterioresCalcular el máximo común divisor de y .
Respuesta correcta:
Con el algoritmo de Euclides, , y ; el último resto no nulo es . También, y comparten . Quien obtiene ha calculado el mínimo común múltiplo, y quien obtiene ha olvidado el factor común .Pregunta 13De unidades anterioresSi un primo divide a , con natural, ¿qué puede afirmarse?
El lema de Euclides vale para cualquier producto de naturales; lo que se exige es que el divisor sea primo, no los factores.Es al revés: como divide a , el cuadrado divide a .El argumento no depende de la paridad: el lema de Euclides vale para todo primo.Por el lema de Euclides, un primo que divide a un producto divide a alguno de los factores; aquí ambos factores son . Es el paso clave de la prueba de que no es racional.Repasar: Números primos y el teorema fundamental de la aritmética
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