lunes, 26 de septiembre de 2011

Espirales [Alumnos]

GALAXIA_espiralLa geometría se presenta en los elementos que constituyen la naturaleza. Las formas cotidianas se pueden describir con modelos gráficos geométricos simples. Convivimos por tanto con la geometría de forma cotidiana sin prestarle demasiada atención.
Mis alumnos han reflexionado sobre ello y nos han presentado algunos ejemplos en sus trabajos, como éste breve artículo que busca espirales en nuestro entorno



por KON-PAS


CARACOLA¿En qué se parecen un tornillo, una galaxia y un caracol?


Todos ellos tienen forma de espiral, una figura geométrica por la que la naturaleza y el hombre parecen sentir especial predilección. La forma el agua al colarse por el desagüe, las pipas de girasol cuando están en la planta, las telas de las arañas, las borrascas, las caracolas marinas, los cuernos de las cabras, los colmillos del elefante…


El hombre también se aprovecha de sus virtudes y puedes observar que empleamos espirales todos los días, ya que están en los sacacorchos, los ventiladores, los discos musicales, los rollos de papel, el cable del teléfono o las cintas magnetofónicas. Seguro que si te fijas encuentras más espirales a tu alrededor.


publicado en http://igweb.euita.upm.es/

viernes, 23 de septiembre de 2011

Categorías de las formas geométricas y operaciones proyectivas

Categoría de las formas geométricas


Las formas geométricas se clasifican en categorías.


Desde un punto de vista paramétrico, la categoría de una forma geométrica indica el número de variables o datos necesarios para referenciar a un elemento de la misma.


Por ejemplo, en la forma geométrica “Plano punteado” (forma geométrica que contiene a los infinitos puntos que pertenecen a un mismo plano o base) son necesarias dos coordenadas para identificar a cada uno de sus puntos; diremos que el plano punteado es una forma de segunda categoría.




La serie rectilínea, el haz de rectas y el haz de planos son formas de primera categoría.



Las formas de segunda categoría son el plano punteado (o de puntos), el plano radiado (de rectas) así como la radiación de rectas (rectas que pasan por un punto dado del espacio R3) y la radiación de planos (planos que pasan por un punto).


Las formas de tercera categoría son el espacio de puntos (puntos de R3) o el de planos.



Operaciones proyectivas


Dos son las operaciones proyectivas. Son los operadores de nuestro modelo geométrico proyectivo.

  • Proyección

  • Sección









Proyectar desde un punto R una serie rectilínea de base b es generar un haz de rectas de vértice dicho punto. La forma geométrica que contiene a estos elementos tiene por base un plano.Seccionar por una recta r un haz de rectas de vértice V es generar una serie de puntos de base dicha recta. La forma geométrica que contiene a estos elementos tiene por base un plano.

Las formas geométricas que resultan de seccionar por una recta o proyectar desde un punto otra forma geométrica se denominan “Formas perspectivas”.

Este concepto se generaliza igualmente para el elemento “plano”.

[caption id="attachment_11147" align="aligncenter" width="334" caption="Perspectividad entre formas de primera categoría."]Perspectividad entre formas de primera categoría.[/caption]

La perspectividad es deseable porque establece una relación sencilla entre los elementos geométricos (puntos y rectas o planos) de las correspondientes formas.


En la Figura la serie de base r, es perspectiva del haz de rectas de vértice R. A cada punto de la recta r le corresponde una recta del haz y viceversa.



[caption id="attachment_13573" align="aligncenter" width="400" caption="Sistemas_de_representacion"]Sistemas_de_representacion[/caption]

Geometría Proyectiva

martes, 20 de septiembre de 2011

Fundamentos proyectivos: Elementos y Formas geométricas

Fundamentos proyectivos


Un sistema lógico axiomático parte de la definición de un reducido número de elementos básicos que se relacionan mediante un conjunto de reglas. La aplicación de estas reglas permite inferir propiedades o teoremas que a su vez son útiles para generar nuevas propiedades.


Se genera de esta forma un conjunto amplio de relaciones a partir de unas definiciones básicas (elementos) y un limitado número de reglas (axiomas).


Las reglas de inferencia son las operaciones proyectivas que relacionan a los elementos.




Los elementos básicos de la geometría clásica son los puntos, las rectas y los planos. Es posible definir nuevas geometrías con otros elementos básicos y diferentes operaciones y axiomas.



puntosEstos elementos son los números de la geometría, y pueden ser usados, junto con las transformaciones gráficas como operadores, para idealizar y describir los modelos de la realidad.


Los elementos pueden pertenecer a un espacio unidimensional, bidimensional, tridimensional ...




Las figuras geométricas se forman a partir de los elementos básicos, por lo que interesa el estudio de sus posibles relaciones. En particular el enfoque basado en los invariantes conduce a un modelo de pensamiento que agrupa los conceptos en función de su independencia en la aplicación a la resolución de los problemas.



La razón simple y la razón doble, como se verá más adelante, permiten establecer nuevos modelos de solución en problemas que se han tratado normalmente desde una perspectiva pitagórica, en la que las medidas absolutas de las distancias, y no tanto sus relaciones con otras, constituyen el elemento argumental.


Al operar con estos elementos, los restantes deben considerarse agrupaciones de los primeros. Por ejemplo, si el elemento base es el punto, la recta y el plano deben reducirse a conjuntos de puntos; la recta debe entenderse como un conjunto de infinitos puntos que se pueden determinar con un simple parámetro o coordenada respecto de un punto origen,; el plano como un conjunto de infinitos puntos determinados mediante dos parámetros de un sistema de coordenadas.




[caption id="" align="aligncenter" width="320" caption="El lenguaje geométrico"]El lenguaje geométrico[/caption]

Esta forma de relacionar los elementos permite generalizar los teoremas obtenidos para un elemento dado, al resto de elementos.




La ley de dualidad recoge esta idea aportando un mecanismo semántico para este fin. Un simple cambio de palabras en un teorema sobre rectas, puede convertirse en otro para planos o para puntos simplificando mediante abstracción lógica la estructura geométrica.



Elementos y Formas geométricas


Los elementos geométricos se pueden estructurar en grupos que los contienen y que se denominan formas geométricas.


Por ejemplo, los elementos (puntos) del espacio tridimensional R3 que distan una longitud constante de otro dado determinan la forma geométrica denominada esfera. Los que equidistan de una recta determinarían un cilindro o superficie cilíndrica de revolución, y los que se encuentran a igual distancia de un plano formaran dos nuevos planos paralelos al anterior, etc.


Se puede utilizar una semántica que generaliza los conceptos independientemente de la naturaleza de los elementos básicos constitutivos. Obsérvese la “forma dual” en que se presentan los siguientes enunciados.










Una línea puede ser entendida como un elemento geométrico básico o como un conjunto de infinitos puntos.En este segundo caso diremos que la recta es la base de la forma geométrica denominada “Serie rectilínea”.Un punto puede ser entendido como un elemento geométrico básico o como la intersección de infinitas rectas.En este segundo caso diremos que el punto es el vértice (base) de la forma geométrica denominada “Haz de rectas”.

 

La “Serie rectilínea”, “Haz de rectas” y el “Haz de planos” son las formas geométricas más básicas. Sus elementos son puntos, rectas y planos respectivamente.















Serie rectilínea La forman los infinitos puntos de una recta.serie_rectilinea
Haz de rectas Lo forman las infinitos rectas de igual vértice. haz_de_rectas
Haz de planos Los forman los infinitos planos que comparten una recta haz_de_planos

Tabla 1 Formas de primera categoría



[caption id="attachment_13573" align="aligncenter" width="400" caption="Sistemas_de_representacion"]Sistemas_de_representacion[/caption]

Geometría Proyectiva

domingo, 18 de septiembre de 2011

Geometría sagrada [Alumnos]

simbolo_sagradoLa religión ha formado una parte esencial de las diferentes culturas.


Un tema de esta importancia no ha pasado inadvertido por mis alumnos que han dedicado una entrada en sus blogs.




por AG_Punto Recta Plano


“Geometria Sagrada”





Se denomina Geometría sagrada, en un sentido restrictivo, a aquella que involucra diseños que se vinculan con el culto religioso. En todas las culturas y a lo largo de todas las épocas, los templos, los edificios funerarios, los espacios sagrados, las pinturas y obras escultóricas destinadas al culto dan muestra de los numerosos exponentes de la misma.

SIGNIFICADO, SÍMBOLO Y USO DE LA VESICA PISICIS EN LA CULTURA CRISTIANA

simbolo_sagradoLiteralmente significa vejiga (vesica), que al llenarse de aire adquiere la forma de pez (piscis). Era el diagrama central de la Geometría Sagrada en el misticismo cristiano de la Edad Media. Representa simbólicamente a Cristo.

La vesica está vinculada morfológicamente a un pez, que era el símbolo que identificaba a los primeros cristianos en el Imperio Romano quienes lo utilizaban como código secreto para identificarse entre ellos.


Construcción de la Vesica Piscis


Su construcción consiste en trazar una circunferencia de radio cualquiera y de centro A. Eligiendo cualquier punto (B) de esta circunferencia se traza otra circunferencia con el mismo radio. La intersección de las dos circunferencias determina una zona denominada Vesica Piscis (VP).



simbolo_sagrado_piscis_construccion

Se trazan los ejes de la VP: el eje mayor CD y el eje menor AB. Se determina los segmentos CA , AD , CB y BD. Todos son de igual medida, ya que son radios de la circunferencia. Se tiene así dos triángulos equiláteros dentro de la VP: el triángulo ABC y el triángulo ABD.




Se prolonga CA y CB hasta su intersección con las circunferencias, obteniendo los puntos F y E. CE y CF son diámetros de las circunferencias. Puede probarse que FD = DE = radios de las circunferencias, por lo tanto los triángulos BDE y ADF son equiláteros.
En el triángulo CDE, rectángulo en D es:


CE 2 = CD2 + DE 2


CD2= CE 2 - DE 2







viernes, 9 de septiembre de 2011

Fractales recursivos: Triángulo de Sierpinski [JAVA]

triangulo_sierpinskiHemos visto un primer programa denominado "DrawWorld" que nos introducía la programación en JAVA orientada a los gráficos. Veamos como modificar este programa elemental para generar un fractal recursivo básico: El triángulo de Sierpinski.


(Ver como se genera un fractal recursivo)

Es un fractal que se construye de forma recursiva a partir de un triángulo cuyos lados se dividen por su punto medio. Con estos nuevos puntos, y los anteriores, se construyen nuevos triángulos semejantes al anterior.


Si partimos de un triángulo ABC y obtenemos los puntos medios de sus lados (MNP), el siguiente nivel de recursividad se obtendrá construyendo los tres triángulos siguientes: APN, PBM y NMC.




El triángulo de Sierpinski tiene una dimensión fractal de Hausdorff-Besicovitch coincidente con su dimensión fractal de homotecia igual a: 1,58496... (W)



Si cada uno de estos nuevos triángulos se divide a su vez en tres, estaremos obteniendo una nueva figura de forma recursiva. Tendremos un nuevo nivel de recursividad que podemos controlar mediante una variable (nivel_de_recursividad) de nuestro programa.



Se ha definido una función "paintRecursivo" (que se llama desde el método "paint") a la que pasamos los puntos de la base del triángulo, así como el nivel de recursividad. La función calcula los vértices del triángulo, pinta la figura y se llama a sí misma tres veces, una para cada uno de los subtriángulos.


En cada llamada a la función se reduce el valor de recursividad, de forma que cuando éste es cero termina de efectuar la recursividad.



import java.applet.Applet;
import java.awt.Graphics;
/**
* @author José Juan Aliaga
*/
public class MainApp extends Applet {
double xp1=300;
double yp1=300;
double xp2=10;
double yp2=300;
double sin60=Math.sin(3.14/3.);
int nivel_de_recursividad=6;

public MainApp() { }

public static void main(String[] args) { }

public void paint(Graphics g){
paintRecursivo(g,nivel_de_recursividad,xp1,yp1,xp2,yp2);
}

private void paintRecursivo(Graphics g, int i, double xp12, double yp12, double xp22, double yp22 ) {

double dx=(xp22-xp12)/2.;
double dy=(yp22-yp12)/2.;
double xp32=xp12+dx-2*dy*sin60;
double yp32=yp12+dy+2*dx*sin60;

double dx1=(xp22+xp12)/2.;
double dy1=(yp22+yp12)/2.;
double dx2=(xp32+xp22)/2.;
double dy2=(yp32+yp22)/2.;
double dx3=(xp12+xp32)/2.;
double dy3=(yp12+yp32)/2.;

if(i<=0){
g.drawLine((int)xp12,(int)yp12,(int)xp22,(int)yp22);
g.drawLine((int)xp22,(int)yp22,(int)xp32,(int)yp32);
g.drawLine((int)xp32,(int)yp32,(int)xp12,(int)yp12);
}
else{
paintRecursivo(g,i-1,xp12,yp12,dx1,dy1);
paintRecursivo(g,i-1,dx1,dy1,xp22,yp22);
paintRecursivo(g,i-1,dx3,dy3,dx2,dy2);
}

}
}


[caption id="" align="aligncenter" width="94" caption="Curso JAVA"]JAVA[/caption]


martes, 19 de julio de 2011

Geometría en la naturaleza: Pentágono regular [Adelfa]

adelfa-thumb Los pentágonos son formas poligonales con cinco lados. En el caso de ser regular, la longitud de estos es la misma para todos ellos. El pentágono tiene cinco vértices, y en el caso de los regulares podemos diferenciar entre los "convexos" y los estrellados.




Un pentágono regular es aquél que tiene todos sus lados iguales y sus ángulos internos congruentes. Cada ángulo interno mide 108 grados ó 3π / 5 radianes. La suma de los ángulos internos de unpentágono regular es de 540° ó 3π radianes. (W)




En la naturaleza los encontramos en diferentes manifestaciones, una de ellas es en la distribución de los pétalos de muchas flores, como en el caso de las "Adelfas" cuya imagen nos sirve de ilustración.




La adelfa (Nerium oleander L.), también conocida como laurel de flor, rosa laurel, baladre o trinitaria, es la única especie perteneciente al género Nerium incluido en la familia (Apocynaceae). Planta arbustiva que se puede formar como árbol de porte pequeño, de hojas perennes lanceoladas de un verde intenso y flores de color rosa (en la variedad silvestre). Las hojas, flores, tallos, ramas y semillas son venenosas.(W)



La imagen se puede obtener con mayor resolución, en formato wallpaper pulsando con el ratón.



Una curiosa construcción de un pentágono a partir de una tira de papel que he visto en gaussianos nos proponía el reto de demostrar si la forma geométrica es regular.



Para ello es condición necesaria y suficiente que cada una de las diagonales sea paralela a uno de los lados del pentágono.


En la figura se puede demostrar ya que la tira de papel es de anchura constante, por lo que la diagonal AC es necesariamente paralela al lado DE. De forma análoga se puede demostrar para el resto de lados y diagonales. Esta propiedad en el pentágono se puede relacionar métricamente con el número de fibonaci,  como nos explica de forma divertida el vídeo El pato Donald y la sección áurea o Relación áurea

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