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► 15. Proyecto Gauss

       ► 15.4 Matemáticas

Matemáticas

En general, el conocimiento adquirido adopta una estructura en red, un conjunto de parcelas interconectadas, con fronteras difusas, en vez de una suma de parcelas aisladas y perfiladas.

Una de las características de las Matemáticas es que en ellas esta característica general del conocimiento se hace más patente, prácticamente omnipresente. En cualquier tema y nivel podemos apreciar la fuerte conexión con conceptos y métodos procedentes de otras ramas. Es por ello que muchas construcciones se prestan a una multiplicidad de puntos de vista, o a establecer relaciones con otras.

Detallaremos un ejemplo de cómo podemos aprovechar estas interconexiones para usar un mismo applet con distintos objetivos, es decir, crear otro ítem didáctico a partir del mismo applet.

Por otra parte, además de este tipo de interconexiones matemáticas, también abunda otro tipo de conexiones debidas a la enorme aplicabilidad de las matemáticas, como son las conexiones con la lógica, los juegos, la naturaleza, la música, los mecanismos, la informática, la astronomía, la logística (entendida como organización),  la economía, las teorías físicas, la comunicación, etc.

El ítem didáctico original

Usaremos como ejemplo el ítem didáctico "Omnipoliedro" del Proyecto Gauss:


Clic en la imagen para abrir el ítem didáctico

El enunciado de la actividad es:

Con ayuda de esta aplicación podrás ver todos los poliedros regulares (tetraedro, cubo, octaedro, dodecaedro e icosaedro), también conocidos como "los 5 sólidos platónicos", y observar algunas de sus características.

 

Anota las respuestas a las preguntas en tu cuaderno.

y la batería de preguntas dirigidas elegidas para ese enunciado es:

  1. ¿Qué clase de polígonos regulares forman las caras de cada uno de los 5 sólidos platónicos?

  2. Solo en uno de los cinco poliedros regulares coinciden dos de los tres números básicos (número de Caras, de Vértices y de Aristas). ¿En cuál? ¿Qué números coinciden?

  3. En los otros cuatro poliedros, el número de Caras y Vértices no coincide, pero a veces el número de Caras de uno coincide con el número de Vértices del otro, y viceversa. ¿En cuáles pasa eso?

  4. Muestra solamente los elementos del cubo y del octaedro. ¿Dónde están colocados los vértices del octaedro? ¿Cómo están colocados los vértices del cubo respecto a las caras del octaedro?

  5. Muestra solamente los elementos del dodecaedro y del icosaedro. Intenta describir cómo están colocados los vértices de uno con respecto a las caras del otro.

  6. ¿Cuántas aristas concurren en cada uno de los vértices de cada poliedro?

  7. Suma el número de Caras y Vértices de cada poliedro y compara el resultado con el número de Aristas del mismo poliedro. ¿Encuentras alguna relación entre ambas cantidades que se cumpla en todos ellos?

Antes de realizar las siguientes variantes, haremos una pequeña modificación en la página web. Para ello, editamos el archivo HTML y añadimos a la etiqueta <applet> el siguiente parámetro:

<param   name= "showAlgebraInput"    value= "true" />

Con ello conseguimos que se visualice la Barra de Entrada de GeoGebra.

El nuevo ítem

Enunciado:

Con ayuda de esta aplicación podrás ver todos los poliedros regulares (tetraedro, cubo, octaedro, dodecaedro e icosaedro), también conocidos como "los 5 sólidos platónicos", y observar algunas de sus características.

 

Todos ellos comparten el mismo centro O. Los ocho vértices del cubo tienen por coordenadas O + (±1,±1,±1). Es decir, O+(1,1,1), O+(-1,1,1), O+(1,-1,1), etc.

 

Usando los vectores de la base canónica i=(1,0,0), j=(0,1,0), k=(0,0,1), esas coordenadas se pueden expresar como O ± i ± j ± k. Es decir, O+i+j+k, O-i+j+k, etc.

 

Así, por ejemplo, el punto (5,2,3) lo expresaremos como O + 5i + 2j + 3k.

Preguntas:

  1. En el Campo de Entrada, escribe V=O+i+j+k para comprobar que es un vértice del cubo. Haz lo propio con otro par de vértices más (siempre con el mismo nombre V).
  2. Con respecto al cubo, ¿dónde están situados los puntos (1,0,0), (0,1,0) y (0,0,1)? Recuerda que el punto (1,0,0) se introduce como V=O+i, etc.
  3. ¿Cuáles son las coordenadas de los vértices del tetraedro?
  4. Halla las coordenadas de los vértices del octaedro y compruébalas usando el punto V.
  5. Al igual que sucede en el pentágono, la razón áurea fi=(1+sqrt(5))/2=1.618... se encuentra fuertemente relacionada con el dodecaedro y el icosaedro. Por ejemplo, uno de sus vértices es V = O + j + fi k. Sabiendo que tanto fi como (fi-1) aparecen en las coordenadas de sus vértices, intenta encontrar el mayor número de esas coordenadas (comprobándolas usando el punto V).

Propuesta de trabajo

Diseñar un ítem didáctico partiendo de esta versión en inglés (lo que añade otra conexión) de Geo-GeoGebra .


Clic en esta imagen abre la construcción de GeoGebra

Comentarios

Muchas situaciones pueden ser analizadas desde distintos puntos de vista y a distintos niveles. Las figuras geométricas pueden servir para realizar las más elementales preguntas, como ¿cuántas esquinas tiene un cuadrado?, hasta las más difíciles, como ¿cuál es el mínimo número de cuadrados, de tamaño variable, que pueden teselar otro cuadrado? (La solución, 21, no aporta gran cosa sobre la forma de construirlo, que dejamos al incansable lector...)

Con frecuencia, el cambio del enunciado y las preguntas solo exige pequeños cambios en el applet, fáciles de llevar a cabo sin necesidad de reconstruirlo por entero.

 Investigación:

  • Recorre otras construcciones en las páginas "Otros modelos" de cada módulo y analiza si alguno de ellos podría ser de utilidad para otro tipo diferente de actividad.