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MATERIAL DIDACTICO DE APOYO PARA NIVELAR LOS CONOCIMIENTOS DE MATEMATICAS DE LOS ALUMNOS DE PRIMER INGRESO A LA LICENCIATURA DE INGENIERIA MECÁNICA ELÉCTRICA. SAN JUAN DE ARAGÓN, EDO. MEX. FEBRERO 2011 T E S I S QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: IGENIERO MECÁNICO ELÉCTRICISTA P R E S E N T A : JUAN CARLOS GUTIÉRREZ GARCÍA UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ARAGON ASESOR: MAT. LUIS RAMÍREZ FLORES UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. AGRADECIMIENTOS A DIOS, por permitirme llegar a este día en compañía de toda mi familia y compañeros de trabajo. A MI UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MÉXICO, por permitirme crecer en lo profesional, por ayudarme a cumplir este sueño y por brindarme la oportunidad de aprender de los mejores maestros de este país. A MIS PADRES DANIEL Y GUADALUPE, por todo su sacrificio y lucha constante, porque todo lo que he logrado es gracias a ustedes, lo cual nunca terminaré de agradecerles, con profunda admiración, cariño y respeto. A MIS HIJAS KAREN Y XOCHITL, por ser los ángeles que me guían, el don más preciado, querido y amado que tengo, que son el motor que me incitan a ser cada vez mejor, son la inspiración para afrontar los momentos difíciles y por la fuerza que inyectan en mi ser, son mi alma nunca las defraudare. A GUADALUPE, por todo lo que pasamos juntos y aprendimos. Sabes que siempre vas a ser parte de mi, de lo que soy o llegue a ser, porque estamos juntos, por ser la compañera leal que todo hombre busca, por todo y mucho mas gracias. A EL MAT. LUIS RAMIREZ FLORES, por darme la oportunidad de aprender del mejor, por su apoyo brindado durante los malos momentos y por confiar en mi trabajo JUAN CARLOS. Introducción 1 SECUNDARIA 1 Primer grado 5 1.1.1 Sistema de numeración 5 1.1.2 Sistema de numeración binario 6 1.1.3 Sistema de numeración octal 8 1.1.4 Tabla de conversiones entre decimal, binario, hexadecimal y octal 9 1.1.5 Algoritmo de la raíz cuadrada, método manual 10 1.1.6 Triángulo de pascal/tartaglia 14 1.1.7 Caso raíz cúbica 16 1.1.8 Caso raíz cuarta 16 1.1.9 Números naturales 17 1.2.1 Propiedad de la adición de los números naturales 18 1.2.2 Propiedad de la multiplicación de los números naturales 19 1.2.3 Propiedad de la sustracción de los números naturales 20 1.2.4 Propiedad de la división de los números naturales 21 1.2.5 Propiedad de la división 21 1.2.6 Números irracionales 22 2 SEGUNDO GRADO 27 2.1.1 Uso de paréntesis 27 2.1.2 Eliminación de corchetes 28 2.1.3 Multiplicación de expresiones algebraicas 30 2.1.4 Multiplicación de un monomio por un polinomio 30 2.1.5 Suma, resta, multiplicación y división de monomios y polinomios 33 2.1.6 Productos de monomios 34 2.1.7 División de monomios 34 2.1.8 Multiplicación de polinomios 35 2.1.9 Productos y potencias notables 36 3 TERCER GRADO 37 3.1.1 Método para el cálculo de raíz por promedios 37 3.1.2 Estimación de errores 38 3.1.3 Factor común 38 3.1.4 Trinomio cuadrado perfecto 39 3.1.5 Factor común de un monomio 40 3.1.6 Factor común de un polinomio 41 3.1.7 Factor común por agrupación de términos 42 3.1.8 Solución de ecuaciones de primer grado con dos incógnitas 43 3.1.9 Sistema de ecuaciones lineales 43 3.2.1 Método de sustitución 45 3.2.2 Método de reducción (suma y resta) 46 3.2.3 Método gráfico 47 BACHILLERATO 4 Geometría 53 4.11 Geometría plana 53 4.1.2 ¿Qué es un ángulo? 53 4.1.3 ¿Cómo son los ángulos? 54 4.1.4 Clases de ángulos en términos de sus medidas y definir cada uno 55 4.1.5 ¿Qué es un cuadrilátero 57 4.1.6 Geometría analítica 58 4.1.7 Antecedentes históricos 58 4.1.8 Modernos avances 59 4.1.9 Distancia entre dos puntos 60 4.2.1 Área de un triángulo 63 4.2.2 Área de un polígono 65 4.2.3 División de un segmento en una razón dada 68 4.2.4 Ecuación de la recta y sus equivalentes 72 4.2.5 Ángulo de inclinación de una recta 73 4.2.6 Pendiente de una recta 74 4.2.7 Condiciones de paralelismo 74 4.2.8 Condiciones de perpendicularidad 74 4.2.9 Ecuación de la recta que pasa por el origen y cuya pendiente es m 76 4.3.1 Ecuación de la recta en su forma pendiente-ordenada al origen 77 4.3.2 Ecuación general de la recta 80 4.3.3 Forma simétrica de la ecuación de la recta 83 4.3.4 Punto de intersección de dos rectas 84 4.3.5 Ecuación de una recta que pasa por un punto y tiene una pendiente dada 86 4.3.6 Ecuación de una recta que pasa por dos puntos 88 4.3.7 Distancia de un punto a una recta 89 4.3.8 Distancia entre dos rectas paralelas 90 5 CÓNICAS 93 5.1.1 Circunferencia 93 5.1.2 Elipse 94 5.1.3 Hipérbola 94 5.1.4 Parábola 95 5.1.5 Circunferencia 95 5.1.6 Ecuación de la circunferencia forma ordinaria 96 5.1.7 Forma general de la ecuación de una circunferencia 96 5.1.8 Intersección de una recta y una circunferencia 98 5.1.9 Recta tangente a una circunferencia 100 5.2.1 La parábola 102 5.2.2 Ecuación cartesiana de la parábola, Directriz lado recto 103 5.2.3 Elipse 106 5.2.4 Partes de la elipse 107 5.2.5 Hipérbola 108 6 Cálculo diferencial e integral 111 6.1.1 Introducción 112 6.1.2 Tipos de constantes 113 6.1.3 Funciones 114 6.1.4 Función inversa 117 6.1.5 Dominio y rango en funciones 118 6.1.6 Funciones polinómicas 119 6.1.7 Funciones racionales 120 6.1.8 Funciones compuestas 120 6.1.9 Límites de una función 123 6.2.1 Propiedades de los límites 124 6.2.2 Concepto de límites 125 6.2.3 Indeterminación 125 6.2.4 Función racional con radicales 129 6.2.5 Límites y derivadas 132 6.2.6 Significado geométrico de la derivad 135 6.2.7 La derivada de funciones simples 136 6.2.8 Derivada de una función compuesta de la inversa de una función 136 6.2.9 Teorema regla de la cadena 137 6.3.1 Teorema de la función inversa 138 6.3.2 Fórmulas de derivación 140 6.3.3 Máximos y mínimos 141 7 Cálculo integral 146 7.1.1 Integral definida 146 7.1.2 Propiedadesde la integral 150 7.1.3 Integración de funciones elementales 155 7.1.4 Formulas de integración 156 8 Apéndice 157 9 Conclusiones 176 10 Bibliografía 178 1 INTRODUCCION. Compartimos la idea de que un programa de estudio con información suficiente y clara es una herramienta importante para el desarrollo de un curso pero no es suficiente. Entre el programa de estudio y lo que sucede en el salón de clases suele haber un vacío muy grande, que cada profesor intenta cubrir con base en su propia formación, su concepción sobre la enseñanza y el aprendizaje y su nivel de responsabilidad ante el trabajo que desempeña, esto último, condicionado por la gestión y el ambiente de trabajo de cada comunidad escolar. Entre el currículum prescrito y el currículum real hay una tarea sumamente importante que es la planificación de actividades de estudio. Esto no es equiparable a cumplir con un requisito administrativo, implica seleccionar y analizar las actividades que se van a plantear a los alumnos, en función de los procedimientos que se pretende movilizar y a la vez hacer anticipaciones sobre lo que puede ocurrir. Esto que se dice tan fácil requiere de tiempo y mucha reflexión. ¿Por qué no compartir la tarea? La planificación no tiene por qué ser un trabajo individual que se usa una vez y se desecha, por el contrario, puede ser el resultado de un esfuerzo colectivo, que se prueba y se mejora a través del tiempo y que da pie para que los grupos colegiados dialoguen en torno a la práctica docente. Esta es la razón por la cual se incluyen en esta página los planes de clase diarios que cubren el programa de matemáticas para el primer grado, con la expectativa de que podamos mejorarlos con base en la experiencia diaria. No menos importante es la bibliografía y otros recursos didácticos que los profesores podrán consultar en esta página, con la idea de tener cada vez más y mejores elementos que nos permitan ayudar a nuestros alumnos a estudiar matemáticas, a que disfruten el estudio y que realmente aprendan para un mejor desempeño en su vida presente y futura. Con el propósito de realizar cambios que mejoren la educación secundaria, en el Acuerdo Secretarial 384, se precisa como una de las líneas de acción la constitución de Consejos Consultivos Interinstitucionales (CCI) para la revisión permanente y mejora continua de los programas de estudio. Los mecanismos de ejecución de esta línea de política educativa se definen en el artículo séptimo del Acuerdo, en donde se establece que para llevar a cabo la evaluación permanente de la aplicación del Plan y los programas de estudio, de la calidad de sus resultados, y para determinar las modificaciones que correspondan a los contenidos de aprendizaje, orientaciones pedagógicas, estrategias de enseñanza y gestión escolar, la SEP constituirá los CCI, mismos que funcionarán de manera permanente para cada una de las asignaturas y campos de formación de la educación básica. Asimismo, con la representación de los CCI, la Secretaría constituirá un Consejo Consultivo General para tratar y resolver, además de asuntos específicos relevantes de las asignaturas, los temas y aspectos generales de la educación básica, comunes a las diferentes áreas y campos de formación de los educandos. 2 Recordemos que esta reestructuración se empezó a implementar a partir del ciclo escolar 2006-2007 dando pauta a la cancelación de varias materias importantes para la formación del educando y que año con año ha ido aumentado la cancelación de mas materias importantes, como lo son historia, y la física en tercer año. Esta reestructuración dispuesta por la SEP ha dado pauta a la pérdida de temas importantes en la educación básica, en la materia de matemáticas que contienen una secuencia lógica en el programa, para que el educando egrese del nivel básico mejor preparado al llegar al sistema medio superior, (preparatoria, CCH, colegio de bachilleres etc.), se han estado dando cursos de implementación para lograr que los educandos puedan continuar con sus estudios a nivel medio superior, pero lo que afirma la Secretaria de Educación Pública en los párrafos mencionados anteriormente es falso de una u otra manera ya que los programas que se aplican en cada grado se han ido deteriorando año con año en los tres niveles de secundaria eliminando temas de suma importancia, lo cual implica que los educandos egresen del sistema básico con una preparación casi nula. Esto trae como consecuencia que los educandos deserten del nivel medio superior por la falta de conocimientos básicos. Para tratar de tapar los errores que se cometen, la Secretaria de Educación Pública, ha tratado de implementar cursos de actualización sin algún éxito. Por ejemplo cuando se quiere poner en marcha el sistema de constructivismo, sin logro alguno podemos afirmar que aun, queda en entre dicho la educación de los alumnos, ya que solo el 50% o menos del 50% de los profesores aplica el sistema. Para poder aplicar con éxito este sistema es importante que los directivos estén consientes de la importancia y que traten de implementar nuevas estrategias para lograr que todos los temas que se han perdido durante este periodo mencionado se cubran de una manera exitosa, y de esta forma al final de cada ciclo escolar se logren las metas. Cabe mencionar que las personas que implementan este tipo de programas en algunas ocasiones nunca han estado frente a grupo lo cual es una gran desventaja para los profesores que si están frente a grupo y que al querer implementar dichos programa se encuentran con una gran cantidad de dificultades regresando al método antiguo que es el conductismo. Es importante mencionar que cuando se realizan las actualizaciones para docentes en ocasiones es pérdida de tiempo ya que los ponentes se ponen a discutir acerca del sindicato dejando de lado la importancia de dicha actualización, en algunas ocasiones también los profesores que están frente a grupo adscritos a la Secretaria de Educación Pública, no dan la importancia que debería ser, y como por ejemplo cito comentarios que algunas ocasiones he escuchado en los cursos de actualización…”si dejo a los alumnos sin clases 1 mes no pasa nada” ó “si castigo a los alumnos sin clase que investiguen los temas por su cuenta y no 3 pasa de que me castiguen cambiándome de escuela”, por eso la educación en México esta por los suelos con este tipo de educadores que en pocas palabras son irresponsables, que no les importa la educación de sus alumnos, y por las autoridades que tratan de implementar sistemas de educación que no funcionan correctamente ó que no se aplican adecuadamente. 4 TEMAS SECCIÓN SECUNDARIA 5 1 PRIMER GRADO 1.1.1SISTEMAS DE NUMERACIÓN La importancia del sistema decimal radica en que se utiliza universalmente para representar cantidades fuera de un sistema digital. Es decir que habrá situaciones en las cuales los valores decimales tengan que convertirse en valores binarios antes de que se introduzcan en sistema digital. Entonces habrá situaciones en que los valores binarios de las salidas de un circuito digital tengan que convertirse a valores decimales para presentarse al mundo exterior. Por otro lado del binario y el decimal, otros dos sistemas de numeración encuentran amplias aplicaciones en los sistemas digitales. Los sistemas octal (base 8) y hexadecimal (base 16) se usan con el mismo fin, que es ofrecer un eficaz medio de representación de números binarios grandes. Como veremos, ambos sistemas numéricos tienen la ventaja de que pueden convenirse fácilmente a números binario. Tabla Comparativa. Binario Decimal Hexadecimal Binario Decimal Hexadecimal 0000 00 1000 8 8 0001 1 1 1001 9 9 0010 2 2 1010 10 A 0011 3 3 1011 11 B 0100 4 4 1100 12 C 0101 5 5 1101 13 D 0110 6 6 1110 14 E 0111 7 7 1111 15 F 6 1.1.2. SISTEMA DE NUMERACIÓN BINARIO. Conversión de binario a decimal.- El sistema de numeración binario es un sistema de posición donde cada dígito binario (bit) tiene un valor basado en su posición relativa. Cualquier número binario puede convertirse a su equivalente decimal, simplemente sumando en el número binario las diversas posiciones que contenga un 1. Por ejemplo: 1 1 1 0 1 12 de binario a decimal 1 x 25 + 1 x 24 + 1 x 23 + 0 x 22 + 1 x 2 + 1 = 6910 Conversión de decimal a binario.- Existen dos maneras de convertir un número decimal entero a su representación equivalente en el sistema binario. El primer método es inverso al proceso descrito anteriormente. El número decimal se expresa simplemente como una suma de potencias de 2 y luego los unos y los ceros se escriben en las posiciones adecuadas de los bits. Por ejemplo: 1 7 4 2 0 8 7 2 1 43 2 1 21 2 1 10 2 0 5 2 1 2 2 0 1 174= 128+32+8+4+2 174=(1*27)+ (0*26) + (1*25) + (0*24) + (1*23) + (1*22)+ (1*21) + (0*20) 1 0 1 0 1 1 1 0 Entonces es igual a 101011102 http://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtml http://www.monografias.com/trabajos14/sistemanumeracion/sistemanumeracion.shtml http://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtml http://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCE 7 Y como otro ejemplo: 45 = 32 + 8 + 4 + l = 25 + 0 + 23 +2 2 + 0 + 20 45= (1*25)+ (0*24) + (1*23) + (1*22) + (0*21) + (1*20) 1 0 1 1 0 1 Entonces es igual a 1011012 Pasar a decimal el binario 101011102 1 0 1 0 1 1 1 0 0 2 4 8 0 32 0 128 174 101011102 = 17410 El segundo método consiste en dividir repetidas veces el número entre dos hasta que su cociente sea menor que él. Por ejemplo: Entonces el número se forma tomando los residuos pero en forma inversa, es decir el primer digito será el último residuo y así sucesivamente. El número quedaría como sigue: 1 0 0 0 0 0 1 02 8 1.1.3 SISTEMA DE NUMERACIÓN OCTAL El sistema numérico en base 8 se llama octal y utiliza los dígitos 0 a 7. Por ejemplo, el número binario para 74 (en decimal) es 1001010 (en binario), lo agruparíamos como 1 001 010. De modo que el número decimal 74 en octal es 112. En informática, a veces se utiliza la numeración octal en vez de la hexadecimal. Tiene la ventaja de que no requiere utilizar otros símbolos diferentes de los dígitos. Sin embargo, para trabajar con bytes o conjuntos de ellos, asumiendo que un byte es una palabra de 8 bits, suele ser más cómodo el sistema hexadecimal, por cuanto todo byte así definido es completamente representable por dos dígitos hexadecimales. Es posible que la numeración octal se usara en el pasado en lugar de la decimal, por ejemplo, para contar los espacios interdigitales o los dedos distintos de los pulgares. Esto explicaría por qué en latín nueve (novem) se parece tanto a nuevo (novus). Podría tener el significado de número nuevo. La numeración octal es tan buena como la binaria y la hexadecimal para operar con fracciones, puesto que el único factor primo para sus bases es 2. Todas las fracciones que tengan un denominador distinto de una potencia de dos tendrán un desarrollo octal periódico. Fracción Octal Resultado en octal 0.4 0.0252525 periódico 0.2 0.14631463 periódico 0.12525252 periódico 0.111111 periódico 0.1 0.0707070 periódico 0.63146314 periódico http://es.wikipedia.org/wiki/Decimal 9 1.1.4 TABLA DE CONVERSIÓN ENTRE DECIMAL, BINARIO, HEXADECIMAL Y OCTAL Decimal Binario Hexadecimal Octal 0 00000 0 0 1 00001 1 1 2 00010 2 2 3 00011 3 3 4 00100 4 4 5 00101 5 5 6 00110 6 6 7 00111 7 7 8 01000 8 10 9 01001 9 11 10 01010 A 12 11 01011 B 13 12 01100 C 14 13 01101 D 15 14 01110 E 16 15 01111 F 17 16 10000 10 20 17 10001 11 21 18 10010 12 22 … … … … 30 11110 1E 36 31 11111 1F 37 32 100000 20 40 33 100001 41 21 Con estos métodos de numeración, haciendo uso de las potencias, el alumno logrará captar mas rápido la idea de lo que es una potenciación de lo contrario sucederá lo siguiente. Por ejemplo, si a un alumno le indicaran que realice la siguiente operación con potencias, en algunos casos el alumno contestaría de esta manera. 1.- 32= 6 mientras que la respuesta correcta es el desglose de 32= 3x3= 9 2.- 53=15 mientras que el resultado correcto es 53=5x5x5=125 10 El alumno no sabe distinguir una operación básica a desarrollar manualmente, ya que están acostumbrados al uso de la calculadora Así mismo son pocos los que saben utilizar el algoritmo de una raíz cuadrada, teniendo como costumbre el uso continuo de la calculadora y el programa marca únicamente el cálculo de la raíz cuadrada como aproximaciones, como se marca a continuación Obtener la raíz cuadrada por aproximaciones sucesivas de √34 Valores 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 cuadrado 26.01 27.04 28.09 29.16 30.25 31.36 32.49 33.64 34.81 Entre estos dos números está el resultado Ahora sabemos que puede obtener el resultado más exacto aproximándolo a centésimas de la siguiente manera. Valores 5.81 5.82 5.83 5.84 5.85 5.86 5.87 5.88 5.89 cuadrado 33.7561 33.8724 33.9889 34.1056 34.2225 34.3386 34.45 34.57 34.69 Entre estos dos números esta el resultado La forma más clásica de realizar una raíz cuadrada es utilizando un algoritmo como a continuación se menciona. 1.1.5 ALGORITMO DE LA RAÍZ CUADRADA MÉTODO DE ALGORITMO MANUAL Cuando resolvemos la raíz cuadrada con su método de resolución usual podemos ver las partes en las que se divide, aunque las esenciales de esta no tienen por qué aparecer o ser usadas solamente en la operación para ser calculada la raíz cuadrada, según esta imagen podemos ver que las partes de las que se compone son: 1. Radical, es el símbolo que indica que es una raíz cuadrada. 2. Radicando, es el número del que se obtiene la raíz cuadrada. 3. Raíz, es propiamente la raíz cuadrada del radicando. 4. Renglones auxiliares, nos ayudaran a resolver la raíz cuadrada. 5. Resto, es el número final del proceso para resolver la raíz cuadrada. Debemos tener presente que extraer la raíz cuadrada de un número es buscar otro que al elevarlo al cuadrado nos de el radicando. 11 6. Hoy en día existen muchos métodos para poder calcular la raíz cuadrada, habiendo algunos significativos por el hecho de ser a mano y otros por el hecho de ser calculados por una máquina. Digamos que se desea calcular la raíz cuadrada de 5836.39 Los pasos a seguir son estos: Paso 1 Paso 1: Se separa el número del radicando (en el ejemplo; 5836.369) en grupos de dos cifras. La separación se hace desde el signo de decimal (si lo hubiera) hacia la derecha y hacia la izquierda. Si del lado de los decimales (a la derecha del punto, es decir 369) no hay un número par de cifras, es evidente que quedaría una suelta: en ese caso, se le añadiría un cero. Si del lado de los enteros (a la izquierda del punto, es decir, 5836) quedara un número suelto, se quedaría así. En la imagen de la derecha podemos ver el número 5836.369 dividido en grupos de dos cifras; después del número 9 se ha agregado un cero (en azul) pues en el lado decimal no puede haber un grupo de una cifra (en el ejemplo, esta separación quedaría así: 58/36.36/90) Paso 2: Se busca un número que multiplicado por sí mismo(es decir, elevado al cuadrado) de como resultado el número que coincida o que más se aproxime por debajo al primer grupo de números de la izquierda (en el ejemplo, 58). El resultado no puede ser mayor que 58. Una vez encontrado el número se agrega a la parte de la raíz. En este caso el número sería el 7, porque 7x7 es 49. Otra posibilidad sería 6x6, pero daría 36 (lo que quedaría más alejado de 58) y 8x8, pero daría 64 (lo que excedería a 58). 12 Paso 3 Paso 3: El número elegido (7) es el primer resultado de la raíz cuadrada. En el paso anterior lo escribíamos en el cajetín de la derecha. Ahora lo multiplicamos por sí mismo. El resultado (49) se escribe debajo del primer grupo de cifras de la izquierda (58), y se procede a restarlo. El resultado de la resta (58-49) es 9. Una vez obtenido el resultado de la resta, se baja el siguiente grupo de dos cifras (36), con lo que la siguiente cifra de la raíz es ahora la unión del resultado de la resta anterior con las nuevas cifras bajadas (es decir, 936).Para continuar la extracción de la raíz cuadrada multiplicamos por 2 el primer resultado (7) y lo escribimos justo debajo de éste, en el siguiente renglón auxiliar (en la imagen, el 14 está escrito justo debajo del 7, ya que 7x2 es 14). Paso 4 Paso 4: En este paso hay que encontrar un número n que, añadido a 14, y multiplicado por ese mismo n, de como resultado un número igual o inferior a 936. Es decir, podría ser 141x1, 142x2, 143x3... y así hasta 149x9. Muchas veces se utiliza el procedimiento de tanteo para hallar ese número, si bien se puede emplear el método de dividir las primeras dos cifras del residuo (93) entre el número del renglón auxiliar (14). La primera cifra del resultado que no sea cero, aunque sea un decimal, es, generalmente, la que buscamos. El resultado se agrega al número de la raíz y al del renglón auxiliar. En este caso 93 dividido entre 14 es 6. De manera que la operación buscada es 146x6= 876 (operación que añadimos en el renglón auxiliar). El siguiente resultado de la raíz cuadrada es 6. También procedemos a anotarlo en el radicando. Paso 5 Paso 5: El procedimiento a seguir es el mismo que anteriormente. El resultado de la operación anterior (876) se coloca debajo del número procedente de la resta anterior (936) y se restan. Al resultado de la resta (60) se le añade el siguiente grupo de cifras del radical (en este caso, 36). Si el siguiente grupo está después del punto decimal se agrega un punto decimal al número de la raíz. El nuevo número obtenido es 6036. 13 Paso 6 Paso 6: Retomamos el procedimiento del paso 4. La cifra de la raíz (76) se multiplica por dos (resultando 152). Buscamos un número que añadido a 152 y multiplicado por ese mismo número nos dé una cantidad aproximada a 6036. Sería, por tanto, 1521x1, 1522x2, 1523x3, etc. Lo podemos hacer por tanteo, o por el procedimiento de dividir en este caso, las tres primeras cifras de la raíz por las tres primeras cifras de la línea auxiliar (nótese que antes eran las dos primeras cifras), es decir, 603/152 (el número buscado es 3, ya que el resultado es 3.9 y hemos dicho que la cifra que debemos tomar es la primera). La operación a realizar es, por tanto, 1523x3. El resultado (4569) se coloca bajo el último resto y se procede a hallar la diferencia (que es 1467). Una vez realizada la resta se baja el siguiente grupo de cifras y se continúa el proceso. Obsérvese que el número a dividir entre renglón auxiliar y residuo va aumentado. Paso 7 Paso 7: Se continúa el mismo proceso, la raíz se vuelve a multiplicar por dos (ignorando el punto de los decimales). El resultado de la multiplicación se agrega al tercer renglón auxiliar, se vuelven a dividir los primeros cuatro números del residuo (1467) entre el resultado de la multiplicación (152), y se obtiene la siguiente cifra para la raíz y el número del renglón auxiliar (9). Dicha cifra se multiplica por el número del tercer renglón auxiliar y se le resta al tercer residuo. Se continúa el proceso, si ya no hay más cifras la raíz ha terminado. En este caso, 76.3 se multiplica por 2 como 763 (763x2) que nos da un resultado de 1526. La cifra resultante es 14679 (nótese que son las primeras cuatro cifras, cuando antes eran las tres primeras), y se divide entre 1526, lo que nos da un resultado de 0.9 (como decíamos antes, se toma el primer número aunque sea decimal, por lo tanto, la cifra buscada es 9). El nueve se agrega en el renglón de la raíz y el tercer renglón auxiliar, y se multiplica 9 por 15269, lo que da un resultado de 137421, esta cifra se le resta a 146790 y nos da un resultado de 9369. 14 Paso 8 : haciendo la aclaración que si realizamos la comprobación de la raíz elevando al cuadrado, nos dará una aproximación, como se muestra a continuación (76.39)2 = 5835.4321 Para poder entender el cálculo de la raíz cuadrada, cubica, cuarta, etc., es importante basarnos en las reglas del triangulo de pascal y del binomio de Newton como a continuación se muestra. 1.1.6 TRIÁNGULO DE PASCAL / TARTAGLIA Los coeficientes se pueden obtener también del triángulo de Tartaglia / Pascal: n = 0 1 n = 1 1 1 n = 2 1 2 1 n = 3 1 3 3 1 n = 4 1 4 6 4 1 n = 5 1 5 10 10 5 1 n = 6 1 6 15 20 15 6 1 n = 7 1 7 21 35 35 21 7 1 n = 8 1 8 28 56 70 56 28 8 1 Obsérvese que cada valor se obtiene sumando los dos valores que se hallan encima en la fila anterior. Se observa también una simetría izquierda-derecha en la serie de coeficientes para cada valor de n. Ello es consecuencia de la siguiente propiedad de simetría de los números combinatorios: n = n k n-k La expresión que proporciona las potencias de una suma se denomina Binomio de Newton. Productos notables: (a + b)2 = a2 + 2 a b + b2 (a – b)2 = a2 – 2 a b + b2 (a + b)3 = a3 + 3 a2 b + 3 a b2 + b3 (a – b)3 = a3 - 3 a2 b + 3 a b2 - b3 (a + b)4 = a4 + 4 a3 b + 6 a2 b2 + 4 a b3 + b4 (a – b)4 = = a4 - 4 a3 b + 6 a2 b2 - 4 a b3 + b4 15 Estos números son precisamente los que actúan como coeficientes en el desarrollo del binomio. Por ejemplo la secuencia 1 3 3 1 de la cuarta fila son precisamente los coeficiente del binomio de tercer grado. Se puede ver igualmente que en el binomio desarrollado, cada término siguiente aumenta la potencia de b y disminuye la de a, y que igualmente se van alternando los signos. En general, el binomio de grado n-ésimo tendrá el siguiente desarrollo: Un método alternativo para calcular raíces 1.- sea N un número real positivo, supongamos que se desea calcular √N. Sea “a” un entero positivo tal que a2≤N, si a=N, el problema está resuelto pues recuerda que calcular la raíz significa encontrar otro, con la propiedad de este último, al elevarlo al cuadrado, da N. Supongamos a2 ‹ N ( a el menor entero positivo tal que cumpla lo enunciado), entonces existe una “X” tal que N= a2 + x, por otro lado el binomio de newton nos dice Deseamos calcular √N, luego Supongamos que se desea calcular . Como 442=1936 y 452=2025, nuestra a= 44 Ahora N-a =2010-1936=44 √2010=44+ 74/2(44)- (74)2/(2)2 (2!)(44)3 + (1)(3)(74)3/223!(44)5 =44+.8409-.008035+.000153=44.833018 Si elevamos al cuadrado, se obtiene: 2009.99950299. 16 1.1.7 VEAMOS EL CASO DE LA RAÍZ CÚBICA. Como antes 3√ N sea un entero talque a3≤N el numero tal que su cubo no supera a N si a3=N, el proceso termina. Supongamos que no sea el caso, entonces existe una corrección X tal que N= a3+X Pero X= n-a3 , luego Ejemplo: supongamos que se desea 123=1728 133=2197, luego a= 12, N= 2010 y N-a3 =2010-1728= 282 3√2010 12 + 282/3(12)2 -2(282)2/(3)2(2!)(12)5 + (2)(5)(282)3/(3)3(3!)(12)8 ……… 12 .6527-.30550+.003219=12.6204 Elevando al cubo, se obtiene 2010.117142 1.1.8 DE MANERA ANÁLOGA VEAMOS EL CASO DE LA RAÍZ CUARTA.Supongamos que se desea calcular 4√N (N›0), como antes sea “a” un entero positivo tal que a4‹N, en caso de igualdad, terminaremos, supongamos que “a” es el mayor entero positivo tal que a4‹N, entonces existe una corrección “X”, tal que N= a4+X, tomando raíz cuarta en ambos miembros se obtiene: Pero X= n-a4 , luego 17 Ejemplo calculemos , en principio 54=625, 64=1296, 74=2401, luego a=6 N-a4= 2010-1296=714 4√N 6 + 714/4(6)23 -(714)2/(16)(2!)(6)7 + (1)(37)(714)3/(64)(3!)(6)11 ……… 6+.826388-.170729+.054867=6.710526 Restando el termino siguiente, es decir (1)(3)(7)(11)(714)4 /44(4!)(16)15 213(714)4 / 6144(16)15= .020781 4√2010 6.710526-.020781=60689744, elevando a la cuarta potencia, nos da 2002.802042……… Y así sucesivamente, con este método podemos calcular cualquier número que deseemos, porque sabemos que al calcular la raíz de “n“ número con este método, es más fácil aproximarnos al resultado que ir tanteando por el método de aproximaciones. 1.1.9 NÚMEROS NATURALES ¿Qué son los Números Naturales? Número natural, es el que sirve para designar la cantidad de elementos que tiene un cierto conjunto, y se llama cardinal de dicho conjunto. Los números naturales son infinitos. El conjunto de todos ellos se designa por N: N = {0, 1, 2, 3, 4,…, 10, 11, 12,…} El cero, a veces, se excluye del conjunto de los números naturales. Además de cardinales (para contar), los números naturales son ordinales, pues sirven para ordenar los elementos de un conjunto: 1º (primero), 2º (segundo),…, 16º (decimosexto),… 18 Los números naturales son los primeros que surgen en las distintas civilizaciones, ya que las tareas de contar y de ordenar son las más elementales que se pueden realizar en el tratamiento de las cantidades. Entre los números naturales están definidas las operaciones adición y multiplicación. Además, el resultado de sumar o de multiplicar dos números naturales es también un número natural, por lo que se dice que son operaciones internas cerradas. La sustracción, sin embargo, no es una operación interna en N, pues la diferencia de dos números naturales puede no ser un número natural (no lo es cuando el sustraendo es mayor que el minuendo). Por eso se crea el conjunto Z de los números enteros, en el que se puede restar un número de otro, cualesquiera que sean éstos. La división tampoco es una operación interna en N, pues el cociente de dos números naturales puede no ser un número natural (no lo es cuando el dividendo no es múltiplo del divisor). Por eso se crea el conjunto Q de los números racionales, en el que se puede dividir cualquier número por otro (salvo por el cero). La división entera es un tipo de división peculiar de los números naturales en la que además de un cociente se obtiene un resto 1.2.1 PROPIEDADES DE LA ADICIÓN DE NÚMEROS NATURALES La adición de números naturales cumple las propiedades asociativa, conmutativa y elemento neutro. 1.- Asociativa: Si a, b, c son números naturales cualesquiera se cumple que: (a + b) + c = a + (b + c) Por ejemplo: (7 + 4) + 5 = 11 + 5 = 16 7 + (4 + 5) = 7 + 9 = 16 Los resultados coinciden, es decir, (7 + 4) + 5 = 7 + ( 4 + 5) La necesidad de los paréntesis es consecuencia de que que no podemos sumar tres números de un solo golpe. 2.-Conmutativa 19 Si a, b son números naturales cualesquiera se cumple que: a + b = b + a En particular, para los números 7 y 4, se verifica que: 7 + 4 = 4 + 7 Gracias a las propiedades asociativa y conmutativa de la adición se pueden efectuar largas sumas de números naturales sin utilizar paréntesis y sin tener en cuenta el orden. Elemento neutro El 0 es el elemento neutro de la suma de enteros porque, cualquiera que sea el número natural “ a “ se cumple que: a + 0 = a Recordando, que es su propiedad fundamental. 1.2.2 PROPIEDADES DE LA MULTIPLICACIÓN DE NÚMEROS NATURALES La multiplicación de números naturales cumple las propiedades asociativa, conmutativa, elemento neutro y distributiva del producto respecto de la suma. 1.-Asociativa Si a, b, c son números naturales cualesquiera se cumple que: (a · b) · c = a · (b · c) Por ejemplo: (3 · 5) · 2 = 15 · 2 = 30 3 · (5 · 2) = 3 · 10 = 30 Los resultados coinciden, es decir, (3 · 5) · 2 = 3 · (5 · 2) La necesidad de los paréntesis es consecuencia de que no podemos sumar tres números de un solo golpe. 20 2.- Conmutativa Si a, b son números naturales cualesquiera se cumple que: a · b = b · a Por ejemplo: 5 · 8 = 8 · 5 = 40 Elemento neutro El 1 es el elemento neutro de la multiplicación porque, cualquiera que sea el número natural a, se cumple que: y es su propiedad fundamental a · 1 = a 4.- Distributiva del producto respecto de la suma Si a, b, c son números naturales cualesquiera se cumple que: a · (b + c) = a · b + a · c Por ejemplo: 5 · (3 + 8) = 5 · 11 = 55 5 · 3 + 5 · 8 = 15 + 40 = 55 Los resultados coinciden, es decir, 5 · (3 + 8) = 5 · 3 + 5 · 8 1.2.3 PROPIEDADES DE LA SUSTRACCIÓN DE NÚMEROS NATURALES Igual que la suma la resta es una operación que se deriva de la operación de contar. Si tenemos 6 ovejas y los lobos se comen 2 ovejas ¿cuántas ovejas tenemos?. Una forma de hacerlo sería volver a contar todas las ovejas, pero alguien que hubiese contado varias veces el mismo caso, recordaría el resultado y no necesitaría volver a contar las ovejas. Sabría que 6 - 2 = 4. Los términos de la resta se llaman minuendo (las ovejas que tenemos) y sustraendo (las ovejas que se comieron los lobos). 21 Propiedades de la resta: La resta no tiene la propiedad conmutativa (no es lo mismo a - b que b - a) 2-3≠3-2 1.2.4 PROPIEDADES DE LA DIVISIÓN DE NÚMEROS NATURALES La división es la operación que tenemos que hacer para repartir un número de cosas entre un número de personas. Los términos de la división se llaman dividendo (el número de cosas), divisor (el número de personas), cociente (el numero que le corresponde a cada persona) y resto (lo que sobra). Si el resto es cero la división se llama exacta y en caso contrario inexacta. 1.2.5 PROPIEDADES DE LA DIVISIÓN La división no tiene la propiedad conmutativa. No es lo mismo a/b que b/a. Números primos: En matemáticas, un número primo es un número natural que tiene únicamente dos divisores naturales distintos: él mismo y el 1. Euclides demostró alrededor del año 300 a.C. que existen infinitos números primos. Estos son los veinticinco números primos menores que 100: 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 37, 41, 43, 47, 53, 59, 61, 67, 71, 73, 79, 83, 89 y 97. Por otra parte, un número compuesto es aquel que tiene algún divisor natural aparte de él mismo y del 1. El número 1, por convenio, no se considera ni primo ni compuesto. La propiedad de ser primo se denomina primalidad, y el término primo se puede emplear como adjetivo. A veces se habla de número primo impar para referirse a cualquier número primo mayor que 2, ya que éste es el único número primo par. A veces se denota el conjunto de todos los números primos por . El estudio de los números primos es una parte importante de la teoría de números, la rama de las matemáticas que comprende el estudio de los números naturales. Los números primos están presentes en algunas conjeturas centenarias tales como la hipótesis de Riemann y la conjetura de Goldbach. La distribución de los números primos es un tema recurrente de investigación en la teoría de números: si se consideran números individuales, los primos parecen estar distribuidos aleatoriamente, pero la distribución "global" de los números primos sigue leyes bien definidas, en la actualidad se usan sus propiedades, como sistemas de seguridad en computo http://es.wikipedia.org/wiki/Uno http://es.wikipedia.org/wiki/Dos http://es.wikipedia.org/wiki/Cinco http://es.wikipedia.org/wiki/Sietehttp://es.wikipedia.org/wiki/Once http://es.wikipedia.org/wiki/Trece http://es.wikipedia.org/wiki/Diecisiete http://es.wikipedia.org/wiki/Diecinueve http://es.wikipedia.org/wiki/Veintitr%C3%A9s http://es.wikipedia.org/wiki/Veintinueve http://es.wikipedia.org/wiki/Treinta_y_uno http://es.wikipedia.org/wiki/Treinta_y_siete http://es.wikipedia.org/wiki/Cuarenta_y_uno http://es.wikipedia.org/wiki/Cuarenta_y_tres http://es.wikipedia.org/wiki/Cuarenta_y_siete http://es.wikipedia.org/wiki/Cincuenta_y_tres http://es.wikipedia.org/wiki/Cincuenta_y_nueve http://es.wikipedia.org/wiki/Sesenta_y_uno http://es.wikipedia.org/wiki/Sesenta_y_siete http://es.wikipedia.org/wiki/Setenta_y_uno http://es.wikipedia.org/wiki/Setenta_y_tres http://es.wikipedia.org/wiki/Setenta_y_nueve http://es.wikipedia.org/wiki/Ochenta_y_tres http://es.wikipedia.org/wiki/Ochenta_y_nueve http://es.wikipedia.org/wiki/Noventa_y_siete 22 Números racionales: En sentido amplio, se llama número racional a todo número que puede representarse como el cociente de dos enteros con denominador distinto de cero (una fracción común). El término «racional» alude a «ración» o «parte de un todo», y no al pensamiento o actitud racional 1.2.6 NÚMEROS IRRACIONALES A veces se denota por al conjunto de los números irracionales. Esta notación no es universal y muchos matemáticos la rechazan. Las razones son que el conjunto de números irracionales no constituyen ninguna estructura algebraica, como sí lo son los naturales ( ), los enteros ( ), los racionales ( ), los reales ( ) y los complejos ( ), por un lado, y que la es tan apropiada para designar al conjunto de números irracionales como al conjunto de números imaginarios puros, lo cual puede crear confusión Representación gráfica de las fracciones cuyo divisor es 4. En sentido estricto, número racional es el conjunto de todas las fracciones equivalentes a una dada; de todas ellas, se toma como representante canónico del dicho número racional a la fracción irreducible, la de términos más sencillos. Definimos un número racional como un decimal finito o infinito periódico (por ejemplo, el número decimal finito 0,75 es la representación decimal del número racional 3/4. El número decimal infinito periódico 0,333... es la representación decimal del número racional 1/3). El número racional permite resolver ecuaciones del tipo ax = b, cuando a y b son números enteros (con «a» distinto de cero). El conjunto de los números racionales se denota por , que significa «cociente» (Quotient en varios idiomas europeos). Este conjunto de números incluye a los números enteros y es un subconjunto de los números reales. Las fracciones equivalentes entre sí –número racional– son una clase de equivalencia, resultado de la aplicación de una relación de equivalencia al conjunto de números fraccionarios. Los números racionales cumplen la propiedad arquimediana o de densidad, esto es, para cualquier pareja de números racionales existe distintos números racional situado entre ellos, propiedad que no estaba presente en los números enteros, por lo que los números racionales son densos en la recta de los números reales. http://es.wikipedia.org/wiki/Fracci%C3%B3n http://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_real http://es.wikipedia.org/wiki/Clase_de_equivalencia http://es.wikipedia.org/wiki/Relaci%C3%B3n_de_equivalencia http://es.wikipedia.org/wiki/Fracci%C3%B3n http://es.wikipedia.org/wiki/Fracci%C3%B3n http://es.wikipedia.org/wiki/Fracci%C3%B3n http://es.wikipedia.org/wiki/Recta http://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_real 23 Otro de los temas importantes que se eliminaron de los programas fueron la pre algebra con uso de los paréntesis, cabe mencionar que el alumno cuando llega a tercero de secundaria no sabe utilizar la simbología de corchetes paréntesis, llaves, etc. Tampoco saben que al estar utilizando este tipo de símbolos significa que se están multiplicando los números o literales que se encuentran dentro de dichos elementos. , [ ], { }, Haciendo uso de la ley de los signos podemos suprimir paréntesis de la siguiente manera 1) + x + = + 2) + x - = - 3) - x + = - 1) - x - = + Utilizando también la regla general de la suma y la resta Suma: números con signos iguales se suman los números y prevalece el signo de ambos números Ejemplos: a) + 3 + 5 = +8 b) - 3 – 5 = -8 Resta: Números con signos diferentes se restan los números y prevalece el signo del número mayor (nota no tomaremos en cuenta la recta numérica ya que si tomamos en cuenta la recta numérica el número positivo siempre será mayor. Ejemplo: - 3 + 5 = +2 + 3 – 5 = -2 24 Con la ayuda de la ley de los signos y la regla general de la suma y resta podemos empezar a realizar los ejercicios. 1) + 4 - 5= -1 2) - 2 - 7= -9 3) (2)+(-5)= -3 4) (-1)-(-7)= 6 5) (-8)-(+3)= -11 6.- [3+(-3-2+4)] = 2 7.- { -8+3[ -4+2(-5+3) ]-3 }= -35 8.- (-5+3-2 [-3+2 ]+4 )= 4 9.- {-3+4(3+2)+7}= 24 10.- {-3+4- (-2+4-5 )+8 }=12 Cabe mencionar otro tipo de factor que afecta a los alumnos de secundaria, es la solución de los números fraccionarios, teniendo dificultad para realizar las operaciones básicas, como son: suma, resta, multiplicación y división. a Numerador b Denominador Suma y resta de fracciones Con el mismo denominador Se suman o se restan los numeradores y se mantiene el denominador. Con distinto denominador 1.- Se reducen los denominadores a común denominador: 25 a) Se determina el denominador común, que será el mínimo común múltiplo de los denominadores. b) Este denominador, común, se divide por cada uno de los denominadores, multiplicándose el cociente obtenido por el numerador correspondiente. 2.- Se suman o se restan los numeradores de las fracciones equivalentes obtenidas. Multiplicación de fracciones El producto de dos fracciones es otra fracción que tiene: Por numerador el producto de los numeradores. Por denominador, el producto de los denominadores. 26 División de fracciones. El cociente de dos fracciones es otra fracción que tiene: Por numerador el producto de los extremos. Por denominador el producto de los medios. 27 2 2ºGRADO 2.1.1 USO DE PARÉNTESIS SIGNOS DE AGRUPACIÓN.-También se llaman paréntesis y son: ( ) El paréntesis ordinario o circular. [ ] El paréntesis angular o corchete. { } Las llaves. ELIMINACIÓN DE PARÉNTESIS.-Eliminar paréntesis significa efectuar la multiplicación indicada. Ejemplo: -4 ( a -2b + 3c ) = -4a + 8b - 12c el -4 se multiplica por +a : el -4 se multiplica por -2b : el -4 se multiplica por +3c : Cuando se eliminan paréntesis procedidos por un signo (-) Cada término de los paréntesis se cambia. Ejemplo: 9x - (5x + 3) = 9x - 5x - 3 = 4x - 3 6a - (-3a - 11) = 6a + 3a + 11 = 9a + 11 Si el paréntesis está precedido por un signo o por un número se procederá a hacer la multiplicación de cada uno de los elementos utilizando la ley de los signos. Ejemplos: -3b + (a + 4b) = - 3b + a + 4b = a + b 2y + (2x - 3y) = 2y + 2x - 3y = 2x - y 28 2.1.2 ELIMINACIÓN DE CORCHETES Cuando aparecen paréntesis dentro de los corchetes, las operaciones indicadas en los paréntesis interiores se hacen primero. Ejemplo: -2 [ 3 ( - 5x + x ) ] = -2 [ - 15x + 3x ] = 30x -6x= 24 x ELIMINACIÓN DE LLAVES.-Para simplificar expresiones que tienen llaves, primero efectuamos las operaciones que están dentro de los paréntesis, después las indicadas dentro del corchete y por último las que están dentro de las llaves. Ejemplo: -4 { -3 [ -2 (2x + 1) ] }= -4 { -3 [ -4x - 2 ] } = -4 { 12x + 6 } = -48x-24 En álgebra, al igual que en aritmética, los paréntesis nos sirven para indicar que las operaciones que ellos encierran tienen prioridad ante las demás,o bien para indicar lo que está dentro de ellos debe ser considerado como un todo. Para suprimir los paréntesis en una expresión algebraica se aplican las siguientes reglas: (1) Si un paréntesis es precedido por un signo positivo, entonces se puede suprimir sin cambiar los signos de los términos que están dentro de ellos. (2) En caso contrario, esto es si un paréntesis es precedido por signo negativo, entonces al suprimir el paréntesis los términos que están dentro de él cambian de signo. En el caso que a un paréntesis no le preceda ningún signo, entonces se entiende que el paréntesis tiene un signo positivo. Por ejemplo, en la siguiente expresión, suprimir los paréntesis y reducir los términos semejantes. 29 Para resolver este ejercicio se puede hacer de dos formas, una es eliminar inmediatamente los paréntesis y luego reducir los términos semejantes. La segunda forma es reducir los términos semejantes dentro del paréntesis y luego eliminar los paréntesis, y nuevamente reducir términos semejantes. Aplicaremos la segunda forma: En algunas expresiones algebraicas hay más de un paréntesis, en estos casos para eliminar los paréntesis, se suprime primero los paréntesis que están al interior de otro y así sucesivamente. Aunque también se puede hacer de la forma contraria, es decir, eliminar primero los paréntesis desde el exterior hasta llegar a los interiores, es poco común proceder así ya que resulta más complicado. Por ejemplo, en la siguiente expresión, suprimir los paréntesis y reducir los términos semejantes. 1) Para este ejemplo, en primer lugar, suprimimos los paréntesis interiores hasta llegar a los exteriores y luego reducimos los términos semejantes. Entonces: Para verificar lo dicho respecto de las mayores dificultades para eliminar los paréntesis desde afuera hacia adentro, el lector puede hacerlo en este caso. Al igual que el ejemplo anterior, empezamos suprimiendo los paréntesis que están más al interior hasta llegar al más exterior y luego reducimos los términos semejantes, esto es: 30 2.1.3 MULTIPLICACIÓN DE EXPRESIONES ALGEBRAICAS Para multiplicar expresiones algebraicas veremos, en primer lugar, la más simple de ella: a saber, la multiplicación de monomio por monomio. Esta se realiza multiplicando los coeficientes numéricos y multiplicando la parte literal, aplicando las propiedades de las potencias. Por ejemplo, multipliquemos los monomios: Para multiplicar un monomio por un binomio, utilizamos la propiedad de la distributividad de la multiplicación con respecto a la adición, esto es: 2.1.4 MULTIPLICACIÓN DE UN MONOMIO POR UN POLINOMIO Partiendo de un polinomio P(x), y un monomio M(x), el producto P(x)*M(x) es un polinomio que resulta de multiplicar los coeficientes del polinomio por el del monomio, y sumar a los grados del polinomio por el del monomio, veamos: Si el polinomio es: y el monomio es: el producto del polinomio por el monomio es: Agrupando términos: 31 El producto de exponentes de la misma base, es la base elevada a la suma de los exponentes: que es el resultado del producto. Ejemplo: Partiendo del polinomio: y del monomio: La multiplicación es: Aplicando la propiedad distributiva de la multiplicación: Realizando las operaciones: Esta misma operación, se puede representar de esta forma: http://es.wikipedia.org/wiki/Propiedad_distributiva 32 Donde se multiplica cada uno de los monomios del polinomio P(x) por el monomio M(x) Para multiplicar un binomio por un binomio, también utilizamos la propiedad de la distributividad de la multiplicación con respecto a la adición. Esto es: Por ejemplo: Luego, reduciendo términos semejantes, nos queda: Para multiplicar un binomio por un polinomio, o en general cualquier polinomio por un polinomio, aplicamos la propiedad mencionada anteriormente. Por ejemplo: Reduciendo términos semejantes, obtenemos: Estos son algunos de los ejemplos del tema "USO DE LOS PARÉNTESIS EN EL ÁLGEBRA" que te serán de utilidad para resolverlos. 5a - (-3a -1 ) = 5a + 3a + 1 = 8a + 1 8x - ( 6x - 9 ) = 8x - 6x + 9 = 2x + 9 -7 ( 2a - 3 ) = -14a + 21 -8 - (-3xy + 10 ) = -8 +3xy -10 = 3xy - 18 -ab - ( - ab - 12 ) = - ab + ab + 12 = 12 2x - (-5x + 4 ) = 2x + 5x - 4 = 7x – 4-2 [ 6 (2x + 1 ) ] = -2 [ 12x + 6 ] = -24x - 1 33 2.1.5 SUMA, RESTA, MULTIPLICACION, DIVISION DE MONOMIOS Y POLINOMIOS Suma y resta de monomios y polinomios Ejemplos: x + x2 no se puede sumar, porque no son semejantes x + y no se puede sumar, por la misma razón 8x -5x = (8-5)x = 3x -5xyz2 +2xyz2= -3xyz2 5xy +8xy -2xz = 13xy -2xz Para sumar polinomios debemos por tanto sumar los monomios que sean semejantes. Ejemplo: (3x2 - 5x +1) + (x2 -7x -3) = 4x2 -12x -2 También se suele hacer así: 3x2 - 5x +1 + x2 -7x - 3 4x2 -12x -2 Para restar polinomios debemos restar los monomios que los conforman, puede ser; (3x2 -5x +1) - (x2 -7x -3) = 2x2 +2x +4 directamente O también eliminando paréntesis: (3x2 -5x +1) - (x2 -7x -3) = 3x2 -5x +1 –x2 +7x +3 = 2x2 +2x +4 Solo se pueden sumar monomios semejantes (misma parte literal), y el resultado es otro monomio con la misma parte literal pero que tiene por coeficiente la suma o resta de coeficientes. 34 O también: Operaciones por coeficientes separados para polinomios en una variable 3x2 - 5x +1 ó 3 0 -5 +1 3 0 -5 +1 - x2 -7x -3 -1 0 -7 -3 1 0 -7 -3 2x2 +2x +4 2 0 -12 -2 2 0 +2 +4 Cambiando los signos del sustraendo, queda 3x2 -5x +1 -x2 +7x +3 2x2 +2x +4 2.1.6 PRODUCTO DE MONOMIOS El producto de dos monomios es otro monomio que tiene: - Como coeficiente el producto de coeficientes - Como parte literal las letras que aparecen en los monomios con exponente igual a la suma de los exponentes Ejemplo: (2x)(4x3)= (2)(4)x(1+3) = 8x4 (2x2y3z)· (4xt5y) = (2)(4)x(2+1)y(3+1)zt5 = 8 x3y4zt5 2.1.7 DIVISIÓN DE MONOMIOS El cociente o división de dos monomios es otro monomio que tiene: -Como coeficiente la división de los coeficientes -Como parte literal las letras que aparecen en los monomios con exponente igual a la resta de los exponentes respectivos. 35 Ejemplo: Para desarrollar primero se dividen los coeficientes 24 y 3, luego las partes literales = (x(3-1)) = 8x2 Si los coeficientes no dan un número entero, se puede dejar en forma de fracción. Si el exponente de alguna letra es mayor en el divisor que en el dividendo se puede poner negativo o pasarlo abajo. Si alguna letra no aparece se supone que está elevado a 0 o simplemente esta variable no se tiene en cuenta a la hora de dividir. 2.1.8 MULTIPLICACIÓN DE POLINOMIOS El producto de dos polinomios es igual a otro polinomio cuyos términos se obtienen multiplicando todos los términos del primero por todos los términos del segundo, y reduciendo luego los términos semejantes. Ejemplo: (7x2 +3x -1)·(6x2 -2x +4) = = 42x4 -14x3 +28x2 +18x3 -6x2 +12x -6x2 +2x -4 = 42x4 +4x3 +16x2 +14x -4 También se puede hacer así: 7x2 +3x -1 * 6x2 -2x +4 42x4 +18x3 -6x2 -14x3 -6x2 +2x 28x2 +12x -4 42x4 +4x3 +16x2 +14x -4 36 2.1.9 PRODUCTOS Y POTENCIAS NOTABLES (a + b)2 = a2 + 2·a·b+ b2 (a - b)2 = a2 - 2·a·b + b2 (a + b)·(a - b) = a2 - b2 (a + b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 (a - b)3 = a3 - 3a2b + 3ab2 - b3 (a + b + c)2 = a2 + b2 + c2 + 2ab + 2ac + 2bc (2x - 3x4)2 = (2x)2 + (3x4)2 - 2·(2x)·(3x4) = 4x2 +9x8 -12x5 En el caso de que se olvide la fórmula o se encuentre dificultad en su aplicación siempre queda el recurso demultiplicar los polinomios. (2x - 3x4)2 = (2x - 3x4)·(2x - 3x4) = 4x2 -6x4 -6x4 +9x8 = 4x2 +9x8 -12x5 37 3 TERCER GRADO En tercer grado se dan los mismos casos, los temas que se han estado perdiendo son los siguientes 1.-Cálculo de la raíz por medio de promedios 2.- Estimación de errores (Error absoluto, Error relativo) 3.- Acotación de errores 4.-Desconposicion de polinomios por factorización (factor común) 5.- Solución de ecuaciones de 1er grado con dos incógnitas por los diferentes métodos (Suma y Resta, Igualación, Sustitución, Gráfico) En tercer año con el nuevo programa de la SEP. Se han perdido temas importantes, como los que se mencionan a continuación, que impiden a los alumnos que ingresan al nivel medio superior, tengan los conocimientos básicos de matemáticas. 3.1.1 MÉTODO PARA EL CÁLCULO DE RAÍZ POR PROMEDIOS Ejemplo: Calcular la raíz cuadrada de 96 1.- Se buscan dos números cuyo producto sea el radicando (96) estos son: 12 y 8 12 x 8 = 96 2.- Se obtiene el promedio de esos dos números. Al resultado lo llamaremos P1 3.- Se divide el radicando (96) entre P1(10) al resultado lo llamaremos d1 (Divisores) 4.- Se obtiene el promedio de P1 y d1 al resultado lo llamaremos P2 5.- Se divide el radicando entre P2 al resultado lo llamaremos d2 6.-Obtener el promedio de P2 y d2 el resultado le llamaremos P3 38 7.- Comparando los valores de d2 y P3 ambos coinciden hasta centésimos, es una aproximación de la raíz de 96 3.1.2 ESTIMACION DE ERRORES 1.-Error absoluto: Es la diferencia entre el valor real y el valor aproximado E.A= Valor real – Valor aproximado Ejemplo: Una fábrica de uniformes adquiere rollos de tela de 30m cada uno. Al medir y cortar uno de ellos para la confección de prendas, el responsable se da cuenta de que solo mide 29.70 m, es decir, entre lo especificado para el producto (Valor real) y la medida del mismo (Valor aproximado), existe una diferencia de .3m (30cm) Valor real= 30m Valor Aproximado=29.70m Error absoluto= 30 – 29.70 E.A = .30m ó 30cm 2.-. Error Relativo: Es el cociente entre el error absoluto y el valor real Error relativo = .30/30 E.R= .01x100 E.R=1% Es decir que el porcentaje de tela que falta es 1% 3.1.3 FACTOR COMÚN Consiste en aplicar la propiedad distributiva. Descomponer en factores obteniendo el factor común y hallar las raíces: Teorema fundamental del algebra “todo polinomio de grado “n” tiene n raíces, reales iguales y/o diferentes, o complejas” ó doble y falso Las raíces son: Solo tiene una raíz x=0; ya que el polinomio, no tiene ningún valor que lo anule; debido a que al estar la ¨ x ¨ al cuadrado siempre dará un número positivo, por lo tanto es irreducible. 39 Las raíces son x1 = a y x2 = b Igualdad notable Diferencia de cuadrados Una diferencia de cuadrados es igual a sumar por diferencia. Descomponer en factores y hallar las raíces 3.1.4 TRINOMIO CUADRADO PERFECTO Un trinomio cuadrado perfecto es igual a un binomio al cuadrado Descomponer en factores los trinomios cuadrados perfectos y hallar sus raíces Las dos raíces son 40 3.1.5 FACTOR COMÚN MONOMIO ab + ac + ad = a ( b + c + d ) Cuando el factor común a todos los términos del polinomio es un monomio. Procedimiento para factorizar 1) Se extrae el factor común de cualquier clase, que viene a ser el primer factor. 2) Se divide cada parte de la expresión entre el factor común y el conjunto viene a ser el segundo factor. Ejemplos: 1): Factorizar x7 + x3 M.C.D. (1, 1) = 1 Variable común con su menor exponente: x3 Factor común monomio: x3 Entonces: x7+ x3 = x3(x4 + 1) 2): Factorizar a9 + 7a M.C.D. (1, 7) = 1 Variable común con su menor exponente: a Factor común monomio: a Luego se divide Entonces: a9 + 7a = a(a8 + 7) 3): Factorizar 4a10 + 8a3 M.C.D. (4, 8) = 4 Variable común con su menor exponente: a3 Factor común monomio: 4a3 41 Luego se divide Entonces: 4a10 + 8a3 = 4a3(a7 + 2) 3.1.6 FACTOR COMÚN POLINOMIO c(a + b) + d(a + b) + e(a + b) = (a + b)( c + d + e ) Cuando el factor común que aparece es un polinomio. Procedimiento para factorizar 1 ) 1) Se extrae el factor común de cualquier clase, que viene a ser el primer factor, teniendo en cuenta que este factor deberá repetirse en todos los elementos del polinomio y será el de menor valor o exponente, cabe mencionar que también si cuenta con un número éste deberá ser el de menor valor y deberá ser múltiplo de los demás números. 2) Se divide cada parte de la expresión entre el factor común y el conjunto viene a ser el segundo factor. Ejemplos: 1): Factorizar a(x + 3) + b(x + 3) Factor común con su menor exponente: (x + 3) Luego se divide Entonces: a(x + 3) + b(x + 3) = (x + 3)(a + b) 2): Factorizar (2a - 3)(y + 1) - y – 1 Arreglando = (2a - 3)(y + 1) - (y + 1) Factor común con su menor exponente: (y + 1) Entonces: (2a - 3)(y + 1) - y - 1 = (y + 1)(2a - 4) 3): Factorizar (a + 1)2(y + 1) - (a + 1)(y + 1)2 Factor común con su menor exponente: (a + 1)(y + 1) 42 Luego se divide Entonces: (a + 1)2(y + 1) - (a + 1)(y + 1)2 = (a – 1) 3.1.7 FACTOR COMÚN POR AGRUPACIÓN DE TÉRMINOS ax + bx + ay + by = (a + b )( x + y ) Cuando el factor común a todos los términos del polinomio es un polinomio. Procedimiento para factorizar a) Se trata de agrupar con la finalidad de obtener en primer lugar un factor común monomio y como consecuencia un factor común polinomio. b) Se divide cada parte de la expresión entre el factor común y el conjunto viene a ser el segundo factor. Ejemplos: 1): Factorizar ax + bx + aw + bw Agrupamos (ax + bx) + (aw + bw) Factor común en cada binomio: x(a + b) + w(a + b) Factor común polinomio: (a + b) Luego se divide Entonces: ax + bx + aw + bw = (a + b)(x + w) 2): Factorizar 2x2 - 4xy + 4x - 8y Agrupamos ( 2x2 - 4xy ) + ( 4x - 8y ) Factor común en cada binomio: 2x(x - 2y) + 4(x - 2y) Factor común polinomio: (x - 2y) Luego se divide Entonces: 2x2 - 4xy + 4x - 8y = 2x+4 43 3): Factorizar 2m+n + 8m+n + 2m8m + 2n8n Agrupamos (2m+n + 2m8m) + (8m+n + 2n8n) Factor común en cada binomio: 2m(2n + 8m) + 8n( 8m + 2n) Factor común polinomio: (2n + 8m) Luego se divide Entonces: 2m+n + 8m+n + 2m8m + 2n8n =(2m + 8n) SE PUEDE VERIFICAR QUE: 3.1.8 SOLUCIÓN DE ECUACIONES DE PRIMER GRADO CON DOS INCOGNITAS Sistemas de ecuaciones de primer grado El estudio de sistemas de ecuaciones lineales es un problema clásico de las matemáticas. Cuando se trata de sistemas de dos ecuaciones de primer grado con dos incógnitas, se aplican diversos métodos de resolución sencillos de tipo gráfico y algebraico; si el número de ecuaciones es superior, es preferible recurrir al empleo de matrices y determinantes. 3.1.9 SISTEMAS DE ECUACIONES LINEALES Se llama sistema de ecuaciones lineales a un conjunto de igualdades algebraicas en las que aparece una o varias incógnitas elevadas a la potencia uno. Cada una de estas ecuaciones lineales, o de primer grado, tiene la forma ax + by + cz + … = k, donde a, b, c, ..., son los coeficientes de la ecuación; x, y, z, ..., las incógnitas o variables, y k el término independiente (también un valor constante). Los sistemas en los que el número de ecuaciones coincide con el de las incógnitas se denominan cuadrados. Un caso particularmente interesante de sistemas cuadrados es el de dos ecuaciones con dos incógnitas, que adopta la forma general siguiente: 44 Tipos de sistemas lineales En el análisis de un sistema de ecuaciones lineales se pueden presentar varios casos: Si el sistema tiene solución, y ésta es única,se denomina compatible determinado. Cuando presenta varias soluciones posibles, es compatible indeterminado. Si no tiene solución, se denomina imposible o incompatible. Dos sistemas de ecuaciones lineales que tienen las mismas soluciones son equivalentes. En la noción de equivalencia se basan las principales técnicas algebraicas de resolución de estos sistemas, que persiguen convertirlos en otros cuya resolución sea más sencilla. Método de igualación Una primera técnica algebraica común para resolver sistemas de dos ecuaciones lineales con dos incógnitas es el método de igualación. Este método consiste en despejar la misma incógnita en ambas ecuaciones e igualar las expresiones resultantes; se resuelve la ecuación de primer grado con una incógnita obtenida utilizando los productos cruzados y se sustituye este valor en las ecuaciones iníciales. Sea, por ejemplo el sistema: 45 Despejando x en ambas ecuaciones, se tiene: Entonces, Trasponiendo términos y dando solución a la ecuación Sustituyendo este valor en cualquiera de las ecuaciones de x, se tiene que x = 2. Por ejemplo en 3.2.1 MÉTODO DE SUSTITUCIÓN La técnica algebraica denominada método de sustitución, para resolver un sistema de dos ecuaciones con dos incógnitas, consiste en despejar una incógnita en una de las ecuaciones y sustituirla en la otra; así, se obtiene una sola ecuación con una incógnita. Una vez obtenido el valor de esta incógnita, se sustituye su valor en cualquiera de las ecuaciones del sistema, inicial para calcular el valor de la otra incógnita. Sea el mismo sistema anterior de ecuaciones. Si se despeja , y se sustituye en la segunda ecuación, original y se tiene que: -17 y = -17, y = 1. 46 Como , entonces x = 2. Método de reducción La tercera técnica algebraica de resolución de sistemas de ecuaciones lineales, el 3.2.2 MÉTODO DE REDUCCIÓN (SUMA Y RESTA). Consta de los siguientes pasos: Se multiplican o dividen los miembros de las dos ecuaciones por los números que convengan para que una de las incógnitas tenga el mismo coeficiente en ambas. Se restan las dos ecuaciones resultantes, con lo que se elimina una incógnita. Se resuelve la ecuación con una incógnita obtenida, y se sustituye su valor en cualquiera de las ecuaciones iníciales para calcular la segunda. Por ejemplo, en el sistema de ecuaciones: Conviene multiplicar la primera ecuación por 4 y la segunda por 3, y restar ambas ecuaciones: Nota: Es indispensable hacerle hincapié al alumno que puede usar cualquiera de estos métodos para la solución de un sistema de ecuaciones de primer grado con una incógnita ya que por cualquiera de los métodos anteriores obtendrá el mismo resultado. 47 3.2.3 MÉTODO GRÁFICO Para resolver gráficamente un sistema de ecuaciones lineales de dos variables, se grafican las dos ecuaciones y la solución es la pareja ordenada del punto de intersección de las dos rectas. Al representar gráficamente las dos rectas, se va presentar alguna de estas tres situaciones: Consistente Solución de Rectas perpendiculares Inconsistente Solución de Rectas paralelas Dependiente Soluciones Infintas 48 Ejemplo: Resuelva el siguiente sistema de ecuaciones: y = x + 2 y = - x + 4 y = x + 2 y = - x + 4 valor de x valor de y valor de x valor de y x = 0 y = ( 0 ) + 2 = 2 x = 0 y = - (0) + 4 = 4 x = -4 y = (-4) + 2 = -2 x =-4 y = -(-4) + 4 = 8 x = 4 y = ( 4 ) + 2 = 6 x = 4 y = - (4) + 4 = 0 Se localizan los puntos y se trazan las rectas. La solución de este sistema de ecuaciones es el de la intersección de las dos rectas: (1, 3). También podemos dar solución a este tipo de ecuaciones utilizando como valores para (X,Y), los valores (0,0) esta opción es viable para que el alumno tenga dos opciones para la solución y pueda utilizar la que mas se le facilite. 49 EJEMPLO: Resuelva el siguiente sistema de ecuaciones: 1) x – y= -2 2) - x – y = - 4 Si sustituimos los valores en las ecuaciones de (0,0) en entonces tendremos los siguientes resultados. 1.- Ecuación 1 sustituimos primero el valor de 0 en “x”. 0-y=-2 Multiplicando por -1 para que “y” sea positiva. y = 2 2.- Ahora sustituimos el valor de 0 en “y”. 3.- Graficamos la ecuación en un plano cartesiano. x-y=-2 4 1 -4 -3-2-1 12 3 4 50 4.- Realizamos el mismo procedimiento con la segunda ecuación quedando de la siguiente manera. 2) –x – y = -4 1.- Se sustituye el valor de 0 en “x” . -(0) - y = -4 -y = -4 Multiplicando por -1 para que la incógnita sea positiva. -1 (-y=-4); y=4 2.- sustituyendo el valor de 0 en “y”. Multiplicando por -1 para que la incógnita sea positiva. Graficando la ecuación. 4 1 12 3 4 Graficando ambas ecuaciones podemos notar que es prácticamente lo mismo 51 -x-y=-4 x-y=-2 4 p(1,3) 1 -4 -3-2-1 12 3 4 52 TEMAS SECCIÓN BACHILLERATO 53 4 GEOMETRÍA La geometría, del griego geo (tierra) y metrón (medida), es una rama de la matemática que se ocupa de las propiedades de las figuras geométricas en el plano o el espacio, como son: puntos, rectas, planos, polígonos, poliedros, paralelas, perpendiculares, curvas, superficies, etc. Sus orígenes se remontan a la solución de problemas concretos relativos a medidas y es la justificación teórica de muchos instrumentos, por ejemplo el compás, el teodolito y el pantógrafo. Tiene su aplicación práctica en física, mecánica, cartografía, astronomía, náutica, topografía, balística, etc. También da fundamento teórico a inventos como el sistema de posicionamiento global (en especial cuando se la considera en combinación con el análisis matemático y sobre todo con las ecuaciones diferenciales) y es útil en la preparación de diseños (justificación teórica de la geometría descriptiva, del dibujo técnico e incluso en la fabricación de artesanías). 4.1.1 LA GEOMETRÍA PLANA Es la rama de la geometría que estudia las propiedades de superficies y figuras planas, como el triángulo o el círculo. Esta parte de la geometría también se conoce como geometría euclídeana, en honor al matemático griego Euclides, el primero en estudiarla en el siglo IV a.C. Su extenso tratado Elementos de geometría se mantuvo como texto autorizado de geometría hasta la aparición de las llamadas Geometría no euclideas en el siglo XIX. Una parte importante de la geometría plana son las construcciones con regla y compás. 4.1.2 ¿QUÉ ES UN ÁNGULO? Los ángulos son la parte del plano comprendida entre dos semirrectas que tienen el mismo origen. Suelen medirse en unidades tales como el radián, el grado sexagesimal o el grado centesimal. Pueden estar definidos sobre superficies planas (trigonometría plana) o curvas (trigonometría esférica). Se denomina ángulo diedro al espacio comprendido entre dos semiplanos cuyo origen común es una recta. Un ángulo sólido es el que abarca un objeto visto desde un punto dado, midiendo su tamaño aparente http://es.wikipedia.org/wiki/Figura_geom%C3%A9trica http://es.wikipedia.org/wiki/Espacio_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Punto_(geometr%C3%ADa) http://es.wikipedia.org/wiki/Recta http://es.wikipedia.org/wiki/Plano_(geometr%C3%ADa) http://es.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADgono http://es.wikipedia.org/wiki/Poliedro http://es.wikipedia.org/wiki/Paralela http://es.wikipedia.org/wiki/Perpendicular http://es.wikipedia.org/wiki/Curva http://es.wikipedia.org/wiki/Superficie_(matem%C3%A1tica) http://es.wikipedia.org/wiki/Comp%C3%A1s_(geometr%C3%ADa) http://es.wikipedia.org/wiki/Teodolito http://es.wikipedia.org/wiki/Pant%C3%B3grafo http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica http://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica http://es.wikipedia.org/wiki/Cartograf%C3%ADa http://es.wikipedia.org/wiki/Astronom%C3%ADa http://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%A1utica http://es.wikipedia.org/wiki/Topograf%C3%ADa http://es.wikipedia.org/wiki/Bal%C3%ADstica http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_posicionamiento_global http://es.wikipedia.org/wiki/An%C3%A1lisis_matem%C3%A1tico http://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_diferencial http://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_diferencial http://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_diferencial http://es.wikipedia.org/wiki/Geometr%C3%ADa_descriptiva http://es.wikipedia.org/wiki/Dibujo_t%C3%A9cnico http://es.wikipedia.org/wiki/Regla_y_comp%C3%A1s http://es.wikipedia.org/wiki/Regla_y_comp%C3%A1s http://es.wikipedia.org/wiki/Regla_y_comp%C3%A1s 54 4.1.3 ¿CÓMO SON LOS ÁNGULOS? Agudos: Si su medida está comprendida entre 0° y 90°. Ej. Rectos: si su medida es 90°. Ej. Obtusos: Si su medida está comprendida entre 90° y 180°. Ej. Llanos: Si su medida es >180°. 1. El Instrumento para medirlos y en qué consiste. El transportador en el cual consiste en un semicírculo ó circulo completo, en unidades que va de 0º a 360º. Cada una de estas medidas es un grado (1°) sexagesimal y todas las medidas que se tomen con este instrumento corresponden al sistema sexagesimal. 1 1 1 1 55 4.1.4 CLASES DE ÁNGULOS EN TÉRMINO DE SUS MEDIDAS Y DEFINIR CADA UNO. Ángulos suplementarios: Dos ángulos son suplementarios si la suma de sus medidas es 180°. Ángulos Rectos: Si los dos ángulos que forman un par lineal, tienen la misma medida, entonces cada uno de esos ángulos es recto. Si una recta, se levanta sobre otra formando ángulos adyacentes iguales, cada uno de ellos es recto, y las rectas son perpendiculares. Ángulos Complementarios: Dos ángulos son complementarios si la suma de sus medidas es 90°. Ángulo Agudo: Es el ángulo cuya medida es un número mayor que 0 y menor que 90°. Ángulo Obtuso: Es el ángulo cuya medida es un número mayor que 90° y menor que 180°. 4. Clasificación de los triángulos por sus lados y sus gráficas. Triángulos Escálenos: Tres lados desiguales. Triángulos Isósceles: Son los que tienen dos lados iguales. 56 Triángulos Equiláteros: Son los que tienen tres lados iguales. 5. Clasificación de los triángulos por sus ángulos, y sus gráficos. Acutángulos: Son todos los triángulos con todos los ángulos menores de 90°. Rectángulos: Es cuando uno de sus ángulos es de 90°. Obtusángulos: Es cuando uno de sus ángulos es mayor de 90°. 57 4.1.5 ¿QUÉ ES UN CUADRILÁTERO? Su clasificación y gráficas. Polígono con cuatro lados, o Paralelogramo, en el que cada lado es de igual longitud que su opuesto y los lados opuestos son paralelos entre sí. Cuadrado: donde los cuatro lados son de igual longitud y se cortan en ángulos rectos. Rectángulo: sólo los lados opuestos son iguales, aunque todos los lados se cortan en ángulos rectos. Rombo: donde todos los lados son iguales pero éstos no se cortan en ángulos rectos. Trapecio: Cuadrilátero con dos lados paralelo y bases de distinta longitud. Paralelogramo: Polígono con 4 lados en el que cada lado es de igual longitud que su opuesto y los lados opuesto son paralelos entre si. 58 4.1.6 GEOMETRÍA ANALÍTICA. La geometría analítica es la rama de la geometría en la que las líneas rectas, las curvas y las figuras geométricas se representan mediante expresiones algebraicas y numéricas usando un conjunto de ejes y coordenadas. Cualquier punto del plano se puede localizar con respecto a un par de ejes perpendiculares dando las distancias mínimas del punto a cada uno de los ejes. La geometría avanzó muy poco desde el final de la era griega hasta la edad media. El siguiente paso importante en esta ciencia lo dio el filósofo y matemático francés René Descartes, cuyo tratado El Discurso del Método, publicado en 1637, hizo época. Este trabajo fraguó una conexión entre la geometría y el álgebra al demostrar cómo aplicar los métodos de una disciplina en la otra. Éste es un fundamento de la geometría analítica, en la que las figuras se representan mediante expresiones algebraicas, sujeto subyacente en la mayor parte de la geometría moderna. 4.1.7 ANTECEDENTES HISTORICOS. En el siglo XVII con la geometría analítica nace la matemática moderna, en el siglo de Descartes, Galileo, Newton, Leibniz y Fermat. El álgebra y la trigonometría adquieren cierta madurez, condiciones particularmente favorables para la ciencia matemática obtenga una fecundidad maravillosa. Los resultados de tales condiciones favorables pronto se harán sentir, y en siglo XVII verá en primer lugar una admirable nueva rama de la matemática: la geometría analítica, que produce en esa ciencia verdadera revolución (fue comparada con la revolución industrial). Más tarde se verá surgir el análisis infinitesimal en su doble aspecto: como algoritmo del infinito, y como instrumento indispensable para el estudio de los fenómenos naturales. En el siglo XVII asiste al nacimiento de la teoría de los números, del cálculo de la probabilidad y de la geometría proyectiva. La geometría analítica se conoce también con le nombre de geometría cartesiana. En 1637, en Leyden, Descartes publico el discurso DEL MÉTODO obra celebre formada por tres ensayos: La Dióptrica, Los Meteoros y la Geometría. 59 El concepto de sistema coordenado, que caracteriza a la geometría analítica se encuentra en la obra “geometrie” (1637), tratado de poco más de cien paginas. Su aportación principal es la unificación del álgebra con la geometría; su fundamento es la correspondencia entre los números reales y los puntos de una línea. El primer capítulo del libro primero de los tres que componen la “Geometría” trata sobre como el cálculo de la aritmética se relaciona con las operaciones de la geometría. En el primer capítulo del libro primero de los tres que componen la “Geometría” trata sobre como el cálculo de la aritmética se relaciona con las operaciones geométricas. Otro gran matemático fue Fermat (1601-1665) contemporáneo de Descartes, realizó trabajos relacionados con la geometría analítica, en el año 1629 y cuya aproximación a la geometría analítica es más exacta a la obra de Descartes. La obra geométrica de Fermat es importante, pues enseña a interpretar ecuaciones con dos variables, considerando rectas, elipse, parábolas e hipérbolas. Rene Descartes y su famoso “DISCURSO DEL MÉTODO” es un tratado celebre para conducir bien las razón y buscar la verdad en las ciencias. 4.1.8 MODERNOS AVANCES. La geometría sufrió un cambio radical de dirección en el siglo XIX. Los matemáticos Carl Friedrich Gauss, Nikolái Lobachevski, y János Bolyai, trabajando por separado, desarrollaron sistemas coherentes de geometría no euclídea. Estos sistemas aparecieron a partir de los trabajos sobre el llamado "postulado paralelo" de Euclides, al proponer alternativas que generan modelos inimaginables y no intuitivos de espacio, aunque, eso sí, coherentes. Casi al mismo tiempo, el matemático británico
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