martes, 25 de marzo de 2014

Nuevas geometrías


Geometría no euclidea:

            Durante el siglo XIX, a partir de los años 1825 y 1826, los matemáticos János Bolyai y Nikolai Lobachevski dan a conocer públicamente los primeros descubrimientos de la primera geometría no euclidea. Ambos publican independientemente y casi simultáneamente sendos tratados, Lobachevski en 1829 y Bolyai en 1832, que hacen patente que cada uno ha descubierto la misma primera geometría no euclidea.
La emergencia de esta geometría en el siglo XIX, después de haberse creído unánimemente por los geómetras durante más de dos milenios que la única geometría posible era la de los Elementos, supone la contribución importante de muchos precursores. El primero, que dio con el método que lógicamente tenía que conducir y de hecho condujo al descubrimiento de la nueva Geometría, fue Saccheri. Surgieron con el mismo método Lambert, Gauss, Wachter, Schweikart, Taurinus, J. Bolyai y Lobachevski. Hubo otros que también se ocuparon de la teoría de las paralelas como Thibaut y Legendre, pero recayendo en los métodos antiguos de pseudodemostraciones y sus resultados terminaron en línea muerta. 



Geometría analítica:

Se define como un método que unifica el álgebra y la geometría. Los primeros pasos en la geometría analítica los dio Menecmo hacia el año 350 a.C. cuando intentaba resolver el problema de la duplicación del cubo.
Se piensa que él aplicó técnicas que llevaban implícito el sistema de coordenadas que utilizamos hoy en día. Estas secciones encontradas,comenzaron a estudiarse más a fondo en el primer siglo de la época helénica donde sobresalían matemáticos como Euclides, Arquímides y Apolonio de Perga.
A finales del siglo IV existieron dos obras muy importantes, la primera fue de Aristeo El libro de los lugares sólidos” donde plantea que las cónicas se obtienen por secciones de cilindros; y la segunda obra se le atribuye a Euclides, de quien dicen que además de haber escrito su obra “Los elementos”, habría escrito cuatro tomos sobre las cónicas de los cuales no queda ningún ejemplar y se piensa que el contenido de esos tomos aparece en las líneas fundamentales de los libros de “Las cónicas” de Apolonio.
 Una de las obras más importantes de Apolonio fueLas Cónicasdonde se recopilaba todo el saber de la época acerca de las cónicas y fue él quien dio el nombre de parábola, elipse e hipérbola a las curvas correspondientes (aunque existen indicios de que Arquímedes ya había usado el término de  parábola).
Los pasos siguientes, no vendrían sino hasta cerca de 1800 años después, junto con dos franceses René Descartes y Pierre de Fermat. “Ambos creadores de la geometría analítica”, en forma simultánea e independiente.



Geometría descriptiva:

A través de la historia el hombre siempre ha tenido la necesidad de representar  su realidad, un animal, una vasija o a si mismo; es por este interés que se representa la realidad, lo que llevó al ser humano al estudio de la geometría descriptiva.
Para las culturas antiguas la geometría descriptiva tenía cierta magia y misterio, los estudiosos llegaron a pensar incluso que había sido un regalo de los dioses y los problemas geométricos obsesionaron a los filósofos de la época, siendo hasta hoy en nuestros días temas de estudio recurrentes para los matemáticos más sobresalientes.
A lo largo de la historia la humanidad desarrolló diferentes métodos que le  sirvieron en su momento, para tratar de explicar de la manera lo más exacta  posible, las diferentes necesidades de medición y construcción. Para ello desarrollo de la proyección ortogonal, la perspectiva cónica y las axonometrías que usamos hasta nuestros días, dejando evidencia en su arte, como la pintura, la arquitectura y escultura. La perfección de estas técnicas lo llevó a realizar enormes proyectos que sin el estudio y aplicación de la geometría serían virtualmente imposibles. 



Geometría proyectiva:

La geometría proyectiva, cuyo principio fundamental es que dos rectas paralelas se intersecan en el infinito, de modo que hemos añadido un conjunto de puntos infinitos de modo que cada par de rectas paralelas se intersequen en uno de los puntos. 
La geometría proyectiva en sentido moderno surgió a principios del siglo XIX, con los trabajos de Poncelet, Chasles, Cayley, entre otros; pero sus raíces se encuentran en los estudios iniciados en el renacimiento sobre la representación en perspectiva.
En todo esto, el asunto planteado por Alberti, del comportamiento de las proyecciones de una figura, tan cercano a los trabajos de perspectiva, también fue relevante. Los métodos que se desarrollaron formaron una disciplina en sí misma.

Fue Girard Desargues el primero en abordar trabajos en esta dirección. Creó nuevos métodos y conceptos, y a través de la proyección y la sección como método de prueba, se acercó  a diferentes estudios de las secciones cónicas de una manera general. Su nueva interpretación de la geometría ofreció una nueva visión sobre esta disciplina.
Se afirma, sin embargo, que fue Blaise Pascal quien más contribuyó a la geometría proyectiva en esta época. El trabajo de Blaise Pascal también se asoció a las probabilidades, a un famoso teorema de un hexágono inscrito en un círculo, al triángulo aritmético formado por coeficientes binomiales, al principio de inducción completa así como a asuntos propiamente de los infinitesimales.
También se puede citar el trabajo de Philippe de La Hire. Los trabajos en geometría proyectiva contribuyeron en la búsqueda de métodos generales en las demostraciones matemáticas, usando procedimientos más amplios que los de Apolonio, por ejemplo. Esta disciplina estuvo vinculada a los asuntos de perspectiva de los pintores y al uso de las secciones cónicas.





Referencias bibliográficas:

Casanova, F., Madriaga, J. y Gálvez, J. (2010). Geometría analítica. Algo de historia. Recuperado de http://es.scribd.com/doc/33516043/Geometria-Analitica-Algo-de-Historia.
Dou, A. (s. f.). Orígenes de la geometría no euclideana: Saccheri, Lambert y Taurinus. Recuperado de http://dmle.cindoc.csic.es/pdf/HISTORIADELAMATEMATICA_1992_00_00_02.pdf
Ivorra, C. (s. f.). Geometría. Recuperado de http://www.uv.es/ivorra/Libros/Geometria.pdf

domingo, 2 de marzo de 2014



Como docentes en el área de la matemática, es de suma importancia conocer su historia para poderla transmitir a nuestros estudiantes. Todos los temas que se enseñan en secundaria son muy importantes; para los jóvenes es interesante ver la relación de la matemática con la naturaleza o la vida cotidiana pues ellos siempre preguntan: "¿para qué me sirve esto en la vida?".



Cabe resaltar la gran aplicación del número áureo en la naturaleza como lo puede ser la sección áurea en las plantas específicamente en sus hojas, flores o tallos; en el ser humano como por ejemplo el ADN o en la simetría que posee el cuerpo; en el arte, en la arquitectura y entre otros aspectos.



Es de gran interés destacar que el descubrimiento del número áureo fue gracias a la escuela pitagórica. Es de suma importancia que los alumnos también conozcan el rectángulo áureo y sean ellos mismos que lo puedan ir construyendo con la ayuda del docente para verificar dicha razón.



También se puede trabajar no sólo con los rectángulos áureos sino con los triángulos áureos, ellos mismos lo pueden hacer de igual manera en que trabajaron los rectángulos, realizarán triángulos áureos con la ayuda del profesor para verificar la razón en estudio.



También es importante fomentar la investigación en los estudiantes. Por ejemplo se les puede solicitar que investiguen sobre la espiral logarítmica y ver sus aplicaciones en la naturaleza y en el ser humanos como lo es: las células de la retina, el crecimiento de ciertas plantas, algunos animales con concha, galaxias, tornados, el comportamiento del halcón, entre otros aspectos que pueden indagar nuestros alumnos. Así como realizar investigaciones en el arte y en la simetría del cuerpo humano, siendo ellos mismos quienes realicen dichas medidas para hallar éste número tan famoso.



Con nuestros estudiantes debemos de utilizar mucho la imaginación pues hay que implementar diferentes técnicas de enseñanza ya que contamos con diferentes formas de aprendizaje para nuestros educandos. Se debe de promover el trabajo con la regla y el compás, de manera que se vuelva una costumbre en los jóvenes utilizar estas herramientas que ellos siempre tienen cerca y así pueden verificar bastantes teoremas, axiomas o definiciones que siempre se les brindan para que se las aprendan tal y como se les da en la clase.

Los famosos problemas clásicos de la antigüedad, se quisieron resolver mediante regla y compás. Los problemas fueron los siguientes: la duplicación del cubo, la trisección del ángulo y la cuadratura del círculo.



La duplicación del cubo consistía en doblar el altar de forma cúbica, consagrado a Apolo en la isla de Delos. La trisección del ángulo se caracteriza por dividir un ángulo cualquiera en tres congruentes, de modo que la suma de esos ángulos sea la misma que el ángulo original. La cuadratura del círculo tratar de obtener un cuadrado que su área sea la misma que de un círculo.

 Aquí los estudiantes en pequeños grupos y con la guía del docente podrán investigar más acerca de estos problemas y después cada grupo, expondrá sus ideas al resto de compañeros sobre los hechos que se dieron durante la resolución de estos problemas y al final, dar una conclusión general sobre dichos problemas.



ÁLGEBRA




Definición de álgebra:

Es la doctrina de las operaciones matemáticas analizadas desde un punto de vista genérico y abstracto, independiente de los números u objetos concretos. A lo largo de la historia de la humanidad ésta ha evolucionado y cada civilización y cada cultura con sus características propias han dejado un legado testimonial escrito que en la actualidad somos herederos.
Se tiene diferentes teorías sobre quien creó el álgebra, algunos dicen que fueron los babilonios, otros los griegos, los pitagóricos y otros los egipcios.

Álgebra abstracta:

Es el área de la matemática que estudia las estructuras algebraicas. Estas estructuras fueron definidas en el siglo XIX, el estudio de este tipo de álgebra se llevó a cabo por la exactitud de las definiciones matemáticas.
El estudio del álgebra abstracta, permite observar con claridad lo intrínseco de las afirmaciones lógicas en las que son basadas la matemática y las ciencias naturales. Los algebristas descubren que estructuras lógicas que suelen ser diferentes, se pueden caracterizar de la misma manera que un conjunto pequeño de axiomas.
El álgebra abstracta fue conocida durante la primera mitad del siglo XX como álgebra moderna.

Álgebra lineal:

El hombre construyó modelos que le facilitaron la tarea de resolver problemas concretos para favorecer su forma de vida. Cómo estos problemas tienen un carácter lineal, es por eso que se plantean mediante ecuaciones lineales.
Los primeros elementos que se conocen hoy del álgebra lineal se encuentran en el papiro de Rhind conocido también como el Libro del Cálculo. En este documento se encuentran las ecuaciones de primer grado.
Los matemáticos chinos durante los siglos III y IV a.C. continuaron la tradición de los babilonios y nos legaron los métodos del pensamiento lineal. Los matemáticos islámicos y europeos, siguieron cultivando este pensamiento. Los matemáticos griegos no se preocuparon de los problemas lineales.
Eventos cruciales en el desarrollo del álgebra lineal:
§  Descubrimiento del sistema de los números complejos.
§  Teorema Fundamental del Álgebra.
Hasta el siglo XVIII, el álgebra era el arte de resolver ecuaciones de grado arbitrario.

Álgebra vectorial:

Hamilton trabajaba con sus cuaterniones, Grassmann estaba desarrollando la idea moderna de vector. Grassmann definió de forma moderna la suma y producto por escalares de vectores e introdujo dos clases de productos: el interior y el exterior. Aplicó estos productos para resolver problemas geométricos concretos.

Álgebra tensorial:

Es una extensión del álgebra lineal, además es una generalización del cálculo tensorial. Es utilizada para tensores construidos con los vectores de un campo euclidiano n-dimensional.

Álgebra multilineal:

Herramienta teórica y práctica para el físico, proporciona el sustrato algebraico necesario para estudiar los diferentes espacios y geometrías utilizados.

Álgebra homológica:

Es una de las principales creaciones de la matemática del presente siglo, utilizada prácticamente en todas sus ramas, así como otras disciplinas de la ciencia.

Álgebra conmutativa:

El álgebra conmutativa es esencialmente el estudio de los anillos conmutativos. Se desarrolló a partir de la geometría algebraica y la teoría de números. El álgebra conmutativa es ahora una de las piedras fundamentales de esta nueva geometría algebraica.
La noción central del álgebra conmutativa es el ideal primo.
El álgebra conmutativa presenta un dilema en relación con el álgebra homológica, que juega un papel muy importante en los desarrollos modernos.

Álgebra diferencial:

Es una de las más hermosas que aparecen en matemática. En ella conviven en perfecta armonía el álgebra, el análisis, la geometría diferencial y la física.

Álgebra booleana:

Es toda clase o conjunto de elementos que pueden tomar dos valores perfectamente diferenciados, que se designan por 0 y 1 y que están relacionados por dos operaciones binarias denominadas suma y producto.
Para hablar del álgebra de Boole es necesario retomar primero la historia del álgebra, la cuál tuvo su inicio en el antiguo Egipto y Babilonia, donde resolvieron ecuaciones lineales y cuadráticas, e igualmente ecuaciones indeterminadas con varias incógnitas.
En el álgebra booleana ya se ha identificado las operaciones empleadas pero también toca dar alusión a que este matemático realizó la unión de la lógica preposicional con el tema tratado, ya que valores de verdad como falso o verdadero, si o no, apagado o encendido, entre otros.

Álgebra elemental:


Es la forma más básica del álgebra. A diferencia de la aritmética, en donde sólo se usan los números y sus operaciones aritméticas, en álgebra los números son representados por símbolos. 





Referencias bibliográficas:


Agudelo, J. (2009). Álgebra de Boole. Recuperado de http://algebraboolelogica.blogspot.com/2009/06/algebra-de-boole.html
Benítez, J. (2007). Breve historia del álgebra matricial. Recuperado de http://personales.upv.es/jbenitez/cajon_sastre/histam.pdf
Cardoso, M. (2012). Definición de álgebra elemental. Recuperado de http://algebradefunciones.blogspot.com/2012/03/definicion-de-algebra-elemental.html
Lorente, A. (s. f. ). Historai del álgebra y de sus textos. Recuperado de http://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/barcelo/historia/Historia%20del%20algebra%20y%20de%20sus%20textos.pdf
Lluis, E. (s. f.). Álgebra homólogica, cohomología de grupos y K-Teoría algebraica clásica. Recuperado de http://sociedadmatematicamexicana.org.mx/SEPA/ECMS/resumen/P1TE12_1.pdf
Núñez, B. (s. f.). Álgebra de Boole. Recuperado de http://galia.fc.uaslp.mx/~uragani/algebra1/Textos/Algebra_Boole.pdfS.A. (s. f.). Estructura algebraica. Recuperado de  http://tomas-net.es.tl/ESTRUCTURA-ALGEBRAICA.htm

Piero,G. (2005). Álgebra Tensorial y diferencial. Recuperado de http://matematicas.unex.es/~sancho/Notillas/AlgTensDi.pdf

Rodríguez, M. (s. f.). El número de oro es irracional. Recuperado de http://www.mecd.gob.es/eslovaquia/dms/consejerias-exteriores/eslovaquia/publicaciones/material-did-ctico/numero-de-oro-recursos-didacticos.pdf
S, A. (s. f.). Historia de la geometría. Recuperado de http://www.culturageneral.net/matematicas/historia_geometria.htm