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domingo, 23 de septiembre de 2012

Apuesta geométrica [ Alumnos ]

Recuperando algunos artículos de mis alumnos, que pudieran desaparecer al borrar sus blogs de la experiencia de innovación educativa, he visto este del grupo pi-tágoras que une los polígonos y lo lúdico de forma muy acertada.


El enfoque educativo en forma de competición es un valioso recurso que no tiene que hacer perder la rigurosidad en los planteamientos formativos. Al contrario, permite explorar el conocimiento de forma crítica y a la par entretenida. Este grupo de alumnos ha acertado en su enfoque, que ya citamos en su día.




Empezamos un nuevo curso y qué mejor manera de hacerlo que aprender de nuestros alumnos



Apuesta geométrica


El otro día, estando en el lugar más propicio para el intercambio libre de ideas, vamos, en lo que viene siendo el bar, se propuso el siguiente juego, que proponemos a todos los lectores.




  • Un señor, bastante mayor, por cierto, nos dió, diez monedas de un euro, y nos dijo: -Si sois capaces de hacer con esas diez monedas, cinco filas de cuatro monedas cada fila, no solo os dare los 10 euros, si no que además os invito a lo que queráis ahora mismo-.


Pobres de nosotros, felices pensando: "bah, estudiantes como nosotros, lo sacamos fijo".El caso, pasó una hora y no sacamos nada en claro.




  • Seguros de nuestras capacidades y con cara de indignación, miramos a aquel señor y le dijimos: -Esto es imposible- a lo que el contestó: -Cierto se me olvidaba deciros que una moneda puede pertenecer a varias filas, eso si, no me hagaís una fila de diez monedas y me la subdividais-.


Ahora si es nuestro pensamos. Pobres de nosotros, otra vez. El partido concluyó (que si, que fuimos a ver el partido) y el señor anunció que se marchaba, llevandose las monedas y la solución. Horas más tarde, y ya en casa, se paseó, por la mente de algunos la solución. Una solución geométrica (¡que casualidad!).




Querido lector, si quiere pensar la solución, le recomendamos que no pase de estas líneas por que sera aquí donde se exponga (y donde por fin empecemos a hablar de dibujo, que ya esta bueno...).



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Como tantas veces hemos hecho en la clase de dibujo, debemos simplificar el problema que se nos pide resolver, en uno mucho más sencillo.


En este caso ocurre lo mismo, y para el análisis y resolución de este problema seguiremos un procedimiento análogo.

Trataremos las monedas como puntos, y las filas no seran otra cosa que segmentos determinados por esos puntos. Así se nos pide determinar cinco segmentos conocidos diez puntos, y que cada segmento este formado por cuatro puntos, es decir, cada punto será común a dos segmentos.


Obviamente, y como ya hemos indicado, esto no es general para cualesquiera diez puntos, si no que el problema reside en encontrar la posición específica en la que esto se cumple. Comencemos ahora el análisis de este interesante problema.


Si seleccionamos 10 puntos en el plano, no alineados estoy seguro de que a la mayoría de las personas les viene a la mente la idea de un polígono, un polígono de diez lados.

Cuando nos piden hacer cinco líneas, con puntos pertenecientes a varias lineas a muchos se nos ocurre la idea de varios trazados con un punto común como dos rectas que se cortan en un punto.




[caption id="attachment_15033" align="alignleft" width="150"]pentagono Pentagono[/caption]

Y a partir de estas ideas comenzamos a pelearnos con este pequeño juego geométrico.


Llevando a la situación límite esta idea de las rectas,llega un momento en el cual, como tenemos que situar cinco segmentos se nos ocurre situar cinco puntos, sabiendo que con esos cinco puntos, comunes todos a dos segmentos quedan totalmente determinados los cinco segmentos, observamos que cinco puntos definen un polígono de cinco lados:


un pentágono.


pentagono_estrelladoPero aún nos quedan otros cinco puntos que determinar, y todos ellos comunes a dos segmentos, es ahora cuando entra en juego la idea de el polígono estrellado inscrito al pentágono.


Nos centramos ahora en nuestro polígono estrellado inscrito al pentágono.


Ya tenemos colocadas nuestras rectas en cuyas intersecciones estarán los puntos, y con ellos determinados los segmentos.


Volviendo al problema inicial habremos determinado, cinco filas de cuatro monedas cada fila.




Sinceramente, nosotros nos quedamos sin dinero y sin consumición, asi que, por lo menos esperamos que os haya gustado.



Un saludo, pitagorines.

sábado, 22 de septiembre de 2012

La geometría de chicle [ Alumnos ]

topologiaUno de los primeros artículos que escribieron mis alumnos del grupo "Catetos de la Geometría" fue sobre los aspectos más básicos de la geometría: la topología. A ellos les resultó curioso el concepto y, sin darse cuenta, estaban profundizando en los principales aspectos que configuran un sistema lógico axiomáticos geométrico: la continuidad.


Empezábamos la experiencia de innovación educativa introduciendo los blogs como herramienta dinamizadora del grupo y nos encontrábamos con esta perla. No dejaré de aprender de ellos.


Os dejo su artículo, tal y como lo escribieron. (Por cierto, el vídeo es genial)



LA GEOMETRÍA DE CHICLE


- ¿Cuántos lados tiene una circunferencia?
- Dos, el de dentro y el de fuera.

Aunque parezca un chiste matemático, a lo largo de esta entrada descubriréis que no lo es del todo.Hablamos de topología: es una rama de la geometría que estudia únicamente las propiedades de los cuerpos geométricos que permanecen invariantes cuando sufren transformaciones.

Es una geometría sin medidas, llamada también geometría de la membrana de goma o del chicle, puesto que las figuras siguen siendo las mismas aunque las sometamos a deformaciones (retorcer, distorsionar, estirar, contraer...) pero sin desgarramientos ni roturas: es como si estuvieran hechas de goma o plastilina.



Por ejemplo, el tamaño y la forma no son propiedades topológicas: un globo se puede hinchar o deshinchar, deformarse en un cubo o tomar la forma de una jirafa sin necesidad de desgarrarlo.
Sin embargo, una cuerda que está unida por las dos partes con un nudo o no, sería una propiedad topológica. Una de estas propiedades de las curvas en el espacio, es que una curva cerrada divide al plano que la contiene en dos partes: la interior y la exterior.
El número de dimensiones de una figura, la proximidad, el tipo de textura, el hecho de tener o no borde, el número de agujeros... son también propiedades topológicas.

El número de agujeros que presenta una figura es lo que se conoce como su género (es el número máximo de cortes que se le puede hacer sin partirla en dos trozos).

  • Una esfera maciza es de género 0, puesto que carece de agujeros y sólo es necesario un corte para romperla en dos partes.

  • Una rosquilla tiene género 1, pues tiene un agujero y se le puede hacer un corte sin romperlo en dos pedazos.

  • Unas gafas sin cristales tienen género 2, porque al tener dos agujeros se les pueden hacer dos cortes sin romperlas en dos partes.



Una esfera, un cubo y una pirámide son topológicamente lo mismo porque podríamos transformar uno en otro sin necesidad de romper ni unir sus partes.
Sin embargo, una circunferencia no es lo mismo que un segmento, puesto que habría que partirla por algún punto.Un ejemplo típico es el de la rosquilla y la taza de café, figuras topológicamente equivalentes, de género 1.



Y si lo pensáis, los seres humanos también somos de género 1.
Somos topológicamente equivalentes a las rosquillas: nuestro tubo digestivo correspondería al agujero de un donut.

Aquí os dejo un curioso vídeo:


La topología es por supuesto una disciplina matemática, y como tal, a menudo en el trabajo teórico no hace falta tener un método para encontrar la solución, sino que lo importante es saber que existe tal solución.
Por ejemplo, siempre hay un par de puntos diametralmente opuestos (antipodales) sobre la superficie de la Tierra que tienen exactamente la misma temperatura y presión. Estos puntos van variando y no hay manera de encontrarlos, pero podemos demostrar que existen siempre.

Históricamente, las primeras menciones a una geometría sin medidas proceden de Leibniz, quién la llamógeometría de la posición. Pero no es hasta la resolución del famoso problema de los puentes de Königsberg por parte de Euler, cuando se habla de "topología".

Aquí tenéis más temas relacionados en los blogs de nuestros compañeros: problema de los puentes de Königsberg y Cinta de Möbius .



jueves, 20 de septiembre de 2012

Zaha Hadid y el Deconstructivismo

Zaha-HadidZaha Hadid es una arquitecta, diseñadora y urbanista contemporánea que diseña formas innovadoras que rebosan fantasía evocando mundos futuros.

En las páginas web de Zaha Hadid podemos ver una impresionante muestra de su ideación, que se mueve en los límites del deconstructivismo. Curvas sinuosas que transmiten un sentimiento orgánico diferente en estas disciplinas.




Zaha Hadid (árabe: زها حديد) (Bagdad; 31 de octubre de 1950 - ) es una prominente arquitecta angloiraquí, procedente de la corriente del deconstructivismo. A pesar de ser de nacionalidad iraquí, la mayor parte de su vida la ha pasado en Londres, donde se ubica su estudio de arquitectura. La obra arquitectónica de Zaha Hadid ha sido reconocida en diversas ocasiones con premios de rango internacional entre ellos el Premio Pritzker, tratándose de la primera mujer que consigue este galardón.(W)



[caption id="attachment_14972" align="aligncenter" width="176"]Zaha Belu Bench[/caption]

El deconstructivismo, también llamado deconstrucción, es un movimiento arquitectónico que nació a finales de la década de 1980. Se caracteriza por la fragmentación, el proceso de diseño no lineal, el interés por la manipulación de las ideas de la superficie de las estructuras y, en apariencia, de la geometría no euclídea,1 (por ejemplo, formas no rectilíneas) que se emplean para distorsionar y dislocar algunos de los principios elementales de la arquitectura como la estructura y la envolvente del edificio. (W)



Guangzhou Opera House © Zaha Hadid Architects


 



Guangzhou Opera House © Zaha Hadid Architects from Zaha Hadid Architects on Vimeo.

Fantasía geométrica de Zaha Hadid

Premios

martes, 6 de marzo de 2012

Figura imposible [ Imagen ] [ wallpaper ]

figura imposible
Las denominadas figuras imposibles pueden constituir un ameno pasatiempo en el estudio de la geometría.
Su construcción mediante una herramienta de modelado como Blender, es un interesante ejercicio de aplicación de las nociones que se estudian en las perspectivas.


¿Qué forma debetener y qué punto de vista se ha de utilizar para crear esa apariencia engañosa? Una ilusión óptica capaz de engañar nuestros sentidos.




Ilusión óptica es cualquier ilusión del sentido de la vista, que nos lleva a percibir la realidad erróneamente. Éstas pueden ser de carácter psicológico asociados a los efectos de una estimulación excesiva en los ojos o el cerebro (brillo, color, movimiento, etc como el encandilamiento tras ver una luz potente) o cognitivo en las que interviene nuestro conocimiento del mundo (como el Jarrón Rubin en el que percibimos dos caras o un jarrón indistintamente). Las ilusiones cognitivas se dividen habitualmente en ilusiones de ambigüedad, ilusiones de distorsión, ilusiones paradójicas e ilusiones ficticias (alucinaciones).(W)



Un divertido juego que además es muy formativo.

La imagen se encuentra en formato Wallpaper 1280x1024 para ser usada como fondo de escritorio (pulsar sobre la imagen grande con el ratón)

[caption id="attachment_13186" align="aligncenter" width="602" caption="figura imposible"]figura imposible[/caption]

¿Te animas a intentar construir el modelo propuesto?

viernes, 24 de febrero de 2012

Orígen de la geometría proyectiva: Renacimiento [ Alumnos ]

catetosUna de las partes de la geometría que tiene mayor incidencia en la representación es la correspondiente a la geometría descriptiva. Entre los trabajos que han realizado mis alumnos, algunos se han centrado en los orígenes de las diferentes geometrías, como el que hoy os presento en el que se relatan aspectos históricos y personajes que han aportado significativamente a este campo de la ciencia de gran aplicación a las ingeniarías y el Arte.



Por Catetos de la Geometría (publicado originalmente aquí)


[caption id="attachment_13073" align="alignleft" width="230"]perspectiva Perspectiva[/caption]

La geometría proyectiva apareció como solución al problema del artista para pintar el mundo tridimensional en sus lienzos bidimensionales.
La geometría proyectiva tiene sus orígenes en el trabajo de los artistas del Renacimiento(S.XV); aunque algunos de los conceptos aparecen ya en los griegos. Con el fin de pintar cuadros más realistas, los artistas del Renacimiento trataron de descubrir las leyes que rigen la construcción de la proyección del objeto sobre una pantalla. Llegando a desarrollar los elementos de una teoría fundamental de una perspectiva geométrica, en el siglo XV eran los mejores físicos y matemáticos.


Este interés por desarrollar la geometría proyectiva se debe al cambio en la temática de la pintura. En el periodo medieval las pinturas eran de carácter principalmente religioso y los pintores representaban a los personajes y objetos de una forma sumamente estilizada, generalmente sobre fondo dorado, para subrayar que el cuadro no tenía conexión con el mundo real. En el Renacimiento con la llegada del humanismo y el antropocentrismo la pintura se centra en la representación del mundo real.


Filippo Brunelleschi (1377-1446) fue el primer artista en tener una teoría sobre el método a usar. Se dice que su interés en las matemáticas le llevó a estudiar la perspectiva, y que empezó a pintar para aplicar la geometría.


El primer libro fue escrito por Leone Battista Alberti (1404-1472), considerado el genio teórico en la perspectiva matemática, que presentó sus ideas en “Della Pintura” (1435).


Alberti propone unas reglas para pintar lo que ve un ojo (consciente de que en la visión normal ambos ojos ven la misma escena desde posiciones distintas y el cerebro percibe la profundidad superponiendo esas dos imágenes, intenta conseguir esa ilusión de profundidad a base de juegos de luces y sombras y disminución de intensidad). El método se basaba en un instrumento llamado el “Velo de Alberti”. Su principio básico es el siguiente: Considera una pirámide de rayos que parten del ojo del pintor y terminan en cada punto de la escena que desea pintar. Esta pirámide de rayos la llamo proyección. Si entre la escena y el ojo se coloca una pantalla de cristal, cada uno de los rayos determina un punto sobre el cristal formándose así una sección. Y esta sección crea en el ojo la misma imagen que la escena misma. Según la posición de la pantalla, tendremos distintas secciones del mismo objeto.




[caption id="attachment_13074" align="aligncenter" width="320"]alberti Alberti[/caption]

Aunque muchos artistas escribieron sobre perspectiva, destacan:




  • Da Vinci decía que la pintura debía ser una reproducción exacta de la realidad y que la perspectiva matemática lo permitiría. Sus escritos sobre perspectiva se encuentran en su “Tratatto Della pintura” (1651).

  • Piero della Francesca estableció los principios matemáticos de la perspectiva de una forma bastante completa. Su obra “De prospectiva pingendi” aportó algunos avances a las ideas de Alberti. Sus procedimientos son útiles para los artistas, pero carecen del mínimo rigor en unas demostraciones que son simples construcciones.


Geometría Proyectiva

domingo, 12 de febrero de 2012

Geometry : Software educativo de geometría variacional

Geometry_thumb

El estudio de la geometría se ha realizado clásicamente construyendo figuras compuestas por líneas y circunferencias que se relacionan mediante conceptos geométricos.


Estas figuras se obtienen a partir de una posición concreta de los datos de un problema y el objetivo es superponer un conjunto de construcciones que permiten determinar la solución del mismo. Sin embargo, las restricciones geométricas que se imponen son independientes de la posición de los datos de partida lo que permite abordar el problema de formación en estos modelos desde un punto de vista más completo permitiendo mostrar interactivamente estos conceptos.


La geometría variacional se presenta por tanto como una herramienta que facilita generalizar los conceptos geométricos para el estudio detallado de los mismos, facilitando su comprensión y generalización.













altura_trianguloaltura_triangulo_2
 Al modificar la posición del vértice "A" del triángulo ABC, el punto "H" (pié de la altura) se desplazará sobre el segmento BC de forma que la altura siga siendo perpendicular a la base del triángulo

Geometry es una herramienta educativa para construcción de geometría interactiva que permite observar los invariantes geométricos al modificar dinámicamente la posición de los datos.


Geometry es un programa desarrollado enteramente en JAVA y distribuido mediante un fichero "JAR" ejecutable en cualquier dispositivo que disponga de una máquina virtual JAVA. Ha sido probado en diferentes sistemas operativos y entornos de ejecución, incluidos dispositivos móviles tipo PDA.


Geometry ha sido usado como herramienta docente en diferentes cursos universitarios, evolucionando y limitando la funcionalidad para un uso académico en el que se prima el aprendizaje respecto de la productividad. La limitación de funciones permite forzar la interpretación y desarrollo de modelos geométricos que sirven para asentar los conceptos geométricos que se estudian en estos niveles educativos.


Geometry



Funciones del programa


Las diferentes funciones se encuentran accesibles mediante un conjunto de iconos situados en la parte superior.
El programa se puede encontrar en dos estados diferentes: Repetición de comandos o modo variacional.


La forma básica de funcionamiento de la aplicación se basa en definir un conjunto de puntos en los que se apoya la geometría. Estos puntos servirán para definir posteriormente otros elementos, como líneas y circunferencias.


Las funciones principales que aporta la herramienta son:




  • Añadir puntos

  • Añadir segmentos

  • Circunferencia por tres puntos

  • Circunferencia por diámetro

  • Circunferencia por centro y radio

  • Rectas perpendiculares

  • Rectas paralelas

  • Intersección de dos líneas

  • Intersección entre línea y circunferencia

  • Intersección de dos circunferencias

  • Modificación de la visualización (Colores y tamaños)

  • Borrar elementos

  • Almacenar y recuperar ficheros








Acceder a la página de descarga del programa Geometry

miércoles, 22 de junio de 2011

Geometría en los deportes: esquí [Alumnos]

Mens sana in corpore sano, y sano es el deporte y una mente inquieta. Mis alumnos gozan de ambas cualidades y no dudan en relacionarlas mediante la geometría aplicada al diseño de equipamiento para deportes.


En esta entrada publicada en sus blogs tenemos un ejemplo de la aplicación de la geometría al estudio de la actuación de los esquíes




Mens sana in corpore sano es una cita latina de Juvenal. Su sentido original es el de la necesidad de un espíritu equilibrado en un cuerpo equilibrado; no es, por tanto, el mismo sentido con el que hoy en día se utiliza: "mente sana en un cuerpo sano". Es el lema de la institucion Gimnasia y Esgrima La Plata, la Asociación Atlética Argentinos Juniors y del Liceo de Aplicación de Chile.(W)


Carving significa cortando la nieve, eso se aplica a la conducción de los esquís sobre la nieve, es decír que conduciendo un giro cortas la nieve.(nevasport)



por AG Los Trivértices


Fue en el año 96 que Elan planteó un cambio radical. Basados en un proyecto antiguo, surgido a mediados de los 70, esta marca propone cambiar la forma de la base de los esquíes. Al variar la geometría varia el funcionamiento y el andar del esquí, facilitando de sobremanera el giro y control en la pista.


Es inédito en lo que a productos se refiere que un cambio de forma incida directamente en la función. Y lo que es mas raro aún es que a partir de este cambio surjan nuevos productos, nuevos usos y nuevas actividades en la montaña. Hubo a partir de allí una gran diversidad de alternativas reunidas en grupos de esquíes.


El carving es entonces, un esquí con una forma de base muy pronunciada. La curva de los cantos es exagerada y puede verse a simple vista. La diferencia de sección entre las puntas y el patín es notoria. La curva de los cantos se determina mediante un radio teórico, que normalmente se observa como dato en todos los esquíes modernos.



Geométricamente hablando, a un radio de giro menor (desde 9 a 14 metros), corresponde una geometría mas pronunciada, el esquí se vera más gordo en las puntas y tendrá un comportamiento mas agresivo y deportivo; describirá en su andar teórico curvas cortas.


A un mayor radio de giro, corresponde un perfil de esquí más suave, porque los giros teóricos serán más amplios; por esto el esquí tendrá un andar menos brusco.



Imagen obtenida de www.nevasport.com

Publicado en el blog educativo DibuBlog

 

lunes, 23 de mayo de 2011

El Tangram [Alumnos]

Dentro de las experiencias de uso de los blogs educativos que realizamos con nuestros alumnos, me ha llamado la atención la cantidad de artículos que han incluido en los que los aspectos "lúdicos" han sido elementos desarrollados con gran frecuencia.


La geometría se encuentra presente en todos ellos y es una forma motivadora de acercarse a su conocimiento. En este caso el grupo "Arco Capaz" nos presenta un clásico rompecabezas formado figuras elementales.


Os dejo su entrada, publicada originalmente en su blog.



por Arco Capaz


El Tangram es un juego popular muy antiguo, procedente de China, y está formado por siete piezas, llamadas ”tans” que son:




  • Un cuadrado

  • Dos triángulos grandes

  • Un triángulo mediano

  • Dos triángulos pequeños

  • Un paralelogramo


Estas siete piezas son resultado de dividir en siete partes un cuadrado, y con ellas se pueden realizar miles de figuras con características diversas, ya sean animales, personas, objetos, figuras abstractas…
A pesar de tratarse de un juego, en la práctica, su empleo en los juegos de los niños facilita la estimulación de diferentes habilidades como son la orientación espacial, el razonamiento lógico espacial, coordinación visual y motora, etc. Es, en fin, un juego destinado a desarrollar las capacidades geométrico-descriptivas. Por ello, los pedagogos y psicólogos suelen usarlos para estimular a niños en pleno desarrollo ya que permite ligar de manera lúdica la manipulación concreta de materiales con la formación de ideas abstractas.


Actualización:


Añado a su artículo una ficha con diferentes combinaciones (motivo personas) que se pueden realizar con estas piezas, obtenido en este blog donde podéis ampliar información sobre este interesante pasatiempo educativo.



 

martes, 12 de abril de 2011

El libro de las matemáticas

Las asignaturas de matemáticas siempre han sido objeto de polémica para los estudiantes.


No ha habido una posición unificada en su valoración, siendo sencillas y atractivas para unos y odiadas y complejas para otros.


Las matemáticas desde un punto de vista abstracto son de gran belleza para las mentes más abstractas. Su perfección, su orden y estructura son objeto de culto en ambientes científicos en los que, sin duda, son de un valor incalculable.


Pero las matemáticas pueden ser bellas para una gran mayoría si su enfoque es el adecuado. Hacemos uso sin darnos cuenta de sus estructuras formales en cada acción cotidiana de nuestras vidas y han servido como pilar fundamenta para alcanzar el grado de tecnología del que disfrutamos actualmente. Sin matemáticas nos encontraríamos en un nivel de desarrollo muy primitivo.


Estos días he conocido un precioso volumen que permite aproximarse al mundo de las matemáticas abandonando los "complejos" simbolismos que le rodean. Una forma recreativa que, mediante la enumeración de algunos hitos históricos, nos da una perspectiva lúdica de la materia.


¿Quién no ha disfrutado del conocido "Cubo de Rubik" invento del húngaro Emö Rubik ? ¿Sabías que lo ideó en 1974? ¿Sabías que tiene 43.252.003.274.489.856 disposiciones diferentes?


Muchas preguntas que nos hacemos cotidianamente no encontraría respuesta sin las estructuras de análisis que nos ofrecen las matemáticas.




Libro de las matematicasDe Pitágoras a la 57ª dimensión. 250 hitos de la historia de las matemáticas.



El libro de las matemáticas nos ofrece una colección de anécdotas ilustradas y bien documentadas de aspectos del desarrollo de esta ciencia, y de su aplicación a la vida cotidiana. Son 250 hitos históricos ordenados cronológicamente, cada uno de ellos acompañado de una ilustración y un ameno texto, que nos permiten disfrutar de forma amena de un mundo complejo que nos puede parecer muy lejano en ocasiones.


¿Cuándo hizo el ser humano su primer nudo? ¿Es posible volver una esfera del revés? ¿Cuál es el teorema de la bola "peluda"? Son sólo algunas preguntas que trata de responder de forma amena y divertida, con rigurosidad pero con una gran complicidad con el lector no ducho en la materia.


Un libro que recomiendo a "pequeños" y "mayores" para romper las ideas negativas que tienen estas materias de ciencias, o simplemente para ser objeto de culto para los que ya las aman.



El Libro de las Matemáticas.
(Título original "The Math Book")
Autor: Clifford A. Pickover
Editorial. Librero ISBN: 978-90-8998-097-7

 


Yo ya lo estoy disfrutando ¿Te apetece hacerlo a ti?

jueves, 31 de marzo de 2011

Cortando una cinta de Moebius

Vamos a hacer una pequeña introducción a la topología de forma recreativa, mediante un juego que involucra una cinta o banda de Moebius.


Es un ejercício que hago en las primeras clases de geometría que doy a mis alumnos de aeronáuticos en la UPM y que sirve para explorar conceptos básicos a la vez que se estimula la curiosidad por la ciencia.




La banda de Moebius o cinta de Moebius (pronunciado /ˈmøbiʊs/ o en español a menudo "moebius") es una superficie con una sola cara y un solo borde, o componente de contorno. Tiene la propiedad matemática de ser un objeto no orientable. También es una superficie reglada. Fue co-descubierta en forma independiente por los matemáticos alemanes August Ferdinand Möbius y Johann Benedict Listing en 1858. (W)



[caption id="attachment_9415" align="aligncenter" width="640" caption="“El libro de las matemáticas. De Pitágoras a la 57ª dimensión. 250 hitos de la historia de las matemáticas”, Clifford A. Pickover, Librero, 2011."] “El libro de las matemáticas. De Pitágoras a la 57ª dimensión. 250 hitos de la historia de las matemáticas”, Clifford A. Pickover, Librero, 2011.[/caption]

La Topología es el estudio de aquellas propiedades de los cuerpos geométricos que permanecen inalteradas por transformaciones continuas. Es una disciplina matemática que estudia las propiedades de los espacios topológicos y las funciones continuas.


La Topología se interesa por conceptos como proximidad, número de agujeros, el tipo de consistencia (o textura) que presenta un objeto, comparar objetos y clasificar... (W)



Para la actividad necesitaremos tan solo los elementos que se ven en la imagen:


Hoja de papel

Lápiz

Tijeras

Cinta adhesiva

Es una actividad que sirve para motivar a los alumnos, a la vez de estimular el pensamiento y el análisis racional.


Se puede realizar en un corto espacio de tiempo, una media hora, siendo un tiempo invertido que aporta un alto rendimiento intelectual



Construir las bandas


En primer lugar deberemos construir dos bandas con dos tiras de papel, una en forma de anillo y la banda de Moebius.


Cortaremos una tira rectangular de papel y pondremos un poco de cinta adhesiva en uno de sus extremos.


La idea es unir los dos bordes más cortos del rectángulo para formar una banda circular.


Podemos realizar esta operación de dos formas diferentes, según queramos una banda normal o la cinta de Moebius.



Primero realizaremos una banda normal. Uniremos los extremos del papel por su lado más corto para obtener una forma cilíndrica, un anillo.


Esta superficie tiene dos caras, una interior y otra exterior.


Si recorremos una de las caras con un dedo, nunca tocaríamos la otra cara.



A continuación construiremos la banda de Moebius. En este caso cuando se pegan los extremos damos media vuelta a uno de ellos.


Este giro del papel hace que conectemos las dos caras de la superficie; obtendremos una superficie con una sola, ya que si repitiéramos la operación anterior, recorriendo la superficie con un dedo, pasaríamos por toda su superficie.


Esta idea nos permite hablar de un número de caras pares (2) o impares (1).



Hemos construido dos bandas diferentes que nos servirán para "jugar" con ellas y estimular el análisis básico que nos permita trabajar posteriormente con superficies de forma abstracta.



Superficies de las bandas


Los elementos necesarios para iniciar la exploración ya están preparados. Revisaremos el número de caras a la vez que preparamos las bandas para ser cortadas.

Con el lápiz dibujaremos, desde un punto cualquiera, una línea que recorra la cara por su zona central. continuaremos dibujando hasta que se cierre la línea al completar la vuelta a la banda.


Tendremos dividida la banda por una línea que "equidista" de sus extremos. Diremos que esta línea se encuentra a distancia 1/2 ( un medio).


Mientras que en la banda normal sólo se dibujará la mitad de la superficie (la cara de la que hemos partido), en la banda de Moebius tendremos la línea en toda la superficie, la única cara que hay.


También se puede llamar "línea media" de la cara.


Como ejercicio posterior, podemos dibujar líneas a otras distancias:en lugar de dividir el ancho en dos partes, lo haremos en tres, cuatro ...


Se deja abierto el ejercicio para motivar la exploración del ejercicio, planteando algunos interrogantes:


 

  • Si dividimos en tres partes, al dibujar las líneas en la banda ¿Podemos hacerlo sin levantar el lápiz del papel? es decir, con un solo trazo recorremos la cinta, completando las líneas.

  • Al construir la banda, si en lugar de girar una vez, giramos dos, tres, cuatro.... ¿Cuántas caras tendrá la superficie?


 

Cortar las superficies


La parte más interesante del juego viene cuando "cortamos" la cinta siguiendo la línea que hemos marcado previamente. Antes de comenzar a cortar, ¿ Somos capaces de predecir qué va a pasar?



Empezaremos por la cinta "normal", aquella que no tiene el giro.


Iremos siguiendo la línea dibujada hasta volver al punto en el que hemos empezado a cortar.


¿Será el mismo resultado con la otra cinta?


¿Tendremos una o dos cintas como consecuencia?


¿De una o dos caras en cada caso?



La anticipación de las respuestas es un interesante motor para el análisis. Vemos que al cortar la cinta obtenemos dos exactamente iguales a la primitiva, salvo en su ancho, que se ha reducido a la mitad.

¿Qué pasará al cortar la cinta de moebius?


Vemos que en este otro caso lo que se obtiene es una cinta también de la mitad de la anchura que la original, pero "sólo una cinta".


Su longitud ha pasado a ser el doble que la primitiva, al fin y al cabo "sólo teníamos una cara" !!!


¿Cuantas caras tiene la nueva banda?


Este ejercicio no termina aquí, ahora deberemos tratar de generalizar los resultados en el caso en que marquemos líneas en lugar de en la línea media, a un tercio de la distancia (ancho), o a un cuarto, o a un quinto .....



También podemos especular sobre qué pasaría si hacemos dos giros al construir la cinta, o tres, o cuatro....


Podemos construir unas cuantas cintas para experimentar y sacar conclusiones, el resultado puede ser sorprendente.


¿Obtendremos dos cintas enlazadas?


¿Es posible obtener tres? o "tres veces más larga" ???


Os dejo el análisis que bien puede daros una tarde de entretenimiento. Una tarde con vuestros amigos, hijos o alumnos.


Un ejercicio que, como dije al principio, es un buen tiempo invertido ya que la sorpresa agudiza el pensamiento crítico y creativo.


¿Te animas a experimentar?

lunes, 22 de marzo de 2010

Geometría Métrica [Blogs Experimentales]

En esta página se publican los enlaces de contenidos seleccionados en los blogs de la experiencia de innovación educativa. Esto es una selección de los trabajos que han publicado el último mes los grupos que se han formado para dicha experiencia.
Espero que os guste su extraordinaria aportación al mundo educativo.

  • La belleza de la geometría























La magia de la perspectiva


Juegos matemáticos

Espirales

La Magia del Dibujo (Ilusiones ópticas vídeo)



Fractales

M.C. Escher
Cinta de Moebius
La geometría de la música


  • Historia de la geometría


















Historia del Teorema de Pitágoras
"TODO ES NÚMERO"
Thales de Mileto






Historia del Grafitti

  • Conceptos fundamentales










Repaso Expresión Gráfica: los teoremas fundamentales


  • Relaciones áureas









El pato Donald y la sección áurea (definición y vídeo Disney)
La divina proporción (vídeo)
El número áureo o de oro (vídeo)
El número Áureo.
PROPORCIÓN DIVINA: Φ-BONACCI


El número de Oro en el Arte y en la Naturaleza


  • Semejanza











La talla de la tierra




Proporcionalidad (?)


Herencia a partes iguales


  • Proporcionalidad














Cuadratura de superficies curvilíneasProporcionalidad

 

  • Grados de libertad


 












Grados de libertad

Los Grados de Libertad y las Restricciones


El grafo de Euler
   
Tres casas, tres centrales


  • Polígonos y poliedros














Geometría en la naturaleza


Apuesta geométrica

La geometría que se esconde en un balón de fútbol
La geometría y el fútbol unidos de la mano


Hex ó Nash

 

  • Problema Fundamental de Tangencias


 








Repaso Expresión Gráfica: Potencia(Concepto)


Presentación (Concepto de potencia)


  • Transformaciones











Simetrías Repaso
   Expresión Gráfica: 
La Inversión
Rap de la inversión



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No es oro todo lo que reluce

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Programas gratuitos de geometría plana y tridimensional



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Problemas de tangencias clásicos








 




 







 


 


 

 



Aplicaciones a los problemas de Apolonio

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Geometria en los deportes: esqui