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⭐Problemas de Palabra en Rusia y América
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Arturo Pérez Marín
1 bogota/wp-trasp.tex on July 4, 2005 on [60] pages [1] Problemas de Palabra en Rusia y América Conferencia presentada al XVI Encuentro de Geometría y sus Aplicaciones. IV Encuentro de Aritmética Santafé de Bogotá, Junio de 2005 Andrei Toom UFPE, Departamento de Estadística Web site andretoom.com Traducido del Inglés por Fabio Fajardo Molinares Puesto que este texto es sobre problemas de palabra, lo primero es definir el tema. Para mantenernos tan cerca como sea posible del significado exacto de las palabras, sugiero que un problema de no palabra es un problema formulado usando únicamente símbolos matemáticos y palabras técnicas como resuelva la ecuación... De igual forma, el problema de palabra usa palabras no matemáticas. Ubicándonos en un contexto matemático, estas palabras deben ser interpretadas matemáticamente lo que es una gran contribución al valor, entusiasmo y riesgo de los problemas de palabra. En el nivel K-12 no hay lugar para formalismos sofisticados de matemática avanzada, así que los problemas de no palabra, que tratan con formalismos, son ejercicios necesarios pero no emocionantes. No sorprende que la mayoría de los problemas interesantes disponibles en este nivel son problemas de palabra que llevan al salón de clases gran cantidad de imágenes como monedas, botones, tiempo y edad, distancia y velocidad, longitud, amplitud, altura, perímetro, área y volumen, campos, cajas, barriles, planetas, interés y descuento, barcos y corrientes, aviones y viento, bombas y pozos, etc.2 bogota/wp-trasp.tex on July 4, 2005 on [60] pages [2] Para los niños es una experiencia invaluable discernir las características formales de estas imágenes, que pueden tomadarse en cuenta para resolver el problema. Los problemas que envuelven razón y velocidad podrían ser (y en Rusia son) comunes aun en mitad de escuela. Los trenes, carros y barcos son muy usados en los textos escolares, no porque todos los estudiantes aspiren a trabajar en negocios de transporte, sino por una razón más llamativa: estos objetos son fáciles de imaginar moviéndose a velocidades constantes y por esto son apropiados para relacionar de forma analítica o abstracta la idea de movimiento uniforme, a su vez pueden servir para relacionar la idea de función lineal. Así, podemos mover a los niños más y más en el camino de las relaciones analíticas, esto es, desarrollar su pensamiento abstracto. Algo igualmente importante, en mi opinión, es que resolviendo problemas de palabra los niños deben comprender y traducir en términos matemáticos una multitud de verbos, adverbios y palabras sintácticas que indican acciones y relaciones entre objetos, tales como colocar, dar, tomar, llevar, llenar, vaciar, mover, encontrar, alcanzar, más, menos, después, antes, desde, hacia, entre, contra, lejos, etc. Aunque hablo de niños, realmente me refiero a un amplio rango de edades, incluyendo los estudiantes de universidad para quienes todo esto podría ser realmente un desafío.[toom.how] Tesis Principal. Los problemas de palabra son muy valiosos no solo para maestros de matemáticas, sino también para el desarrollo en general. Los problemas de palabra resueltos con ayudas técnicas mínimas, aun con escolaridad mínima, sin álgebra, algunas veces simplemente con sentido común, son especialmente valiosos. Lo más independiente es la solución, a mayor estimulación de la habilidad del niño en realidades abstractas mayor será su pensamiento creativo y productivo.3 bogota/wp-trasp.tex on July 4, 2005 on [60] pages [3] George Polya dió gran importancia a los problemas de palabra en la escuela. Escribió: Por qué problemas de palabra? Espero conmocionar a pocas personas al asegurar que la tarea más importante de la instrucción matemática en la escuela secundaria es enseñar la composición de ecuaciones para resolver problemas de palabra. Hay un argumento fuerte a favor de esta opinión. Al resolver problemas de palabra utilizando ecuaciones, el estudiante traduce la situación real a términos matemáticos; tiene la oportunidad de experimentar que los conceptos matemáticos están relacionados con la realidad, pero estas relaciones deben ser trabajadas cuidadosamente. [Polya], pág. 59 Gusto de la declaración de Polya, pero necesita algunas correcciones. Primero, usualmente es casi imposible llevar objetos reales como barcos o aviones al salón de clases. Tal situación que el estudiante traduce no es real, es una situación descrita en un texto preciso cuyo significado encaja en ciertas construcciones sintácticas. Segundo, los niños deben comenzar a resolver problemas de palabra tan temprano como sea posible, aun antes de aprender álgebra. Así, tenemos una clase muy valiosa de problemas aritméticos de palabra, diseñados para ser resueltos sin álgebra. El caso de los problemas aritméticos de palabra es aun más desafiante para un teórico educacional pues es más evidente que encaramos la pregunta: en qué traduce el estudiante estas palabras? únicamente en números? En el caso de problemas algebráicos de palabra traducimos su redacción a ecuaciones y no más? Creo que en ambos casos la respuesta es negativa: además de los números y las ecuaciones hay algunos modelos mentales.4 bogota/wp-trasp.tex on July 4, 2005 on [60] pages [4] Problemas de Palabra en Rusia En la escuela rusa siempre fue normal la presencia, es más, la abundancia de problemas de palabra en todos los grados. Siempre no significa sólo tiempo soviético, ya era así en el siglo XIX. No recuerdo ningún término especial para los problemas de palabra en mi niñez porque la palabra problema usualmente significaba problema de palabra, mientras que los problemas de no palabra eran llamados ejercicios. Por ejemplo, el título del libro Berezanskaya [Berez], que fue usado en los años , dice problemas y ejercicios de aritmética para grados 5 y 6. Aquí problemas significa problemas de palabra, los cuales constituyen la mayoría de las 2354 lecciones del libro. Por muchas décadas resolver problemas de palabra ha sido y sigue siendo parte regular de la vida de los niños rusos. La dificultad de los problemas crece continuamente de un grado a otro. Esta dificultad tiene varios parámetros, uno de los cuales es el número de operaciones aritméticas o pasos necesarios para resolver un problema. Los niños rusos comienzan a resolver problemas de palabra de un paso al final del primer grado, de dos pasos al final del segundo grado, resuelven problemas de tres pasos al final del tercer grado y de cuatro pasos al final del cuarto grado. Todo este tiempo resuelven problemas por medios aritméticos, sin álgebra. La solución puede ser escrita como una serie de preguntas seguidas por operaciones aritméticas que las responden. Finalmente debe ser escrita una respuesta explícita. Este entrenamiento dá fundamentos para resolver problemas más sofisticados en los siguientes grados. En el quinto grado cuando los niños estan familiarizados con los problemas de palabra, el álgebra viene fácilmente y permite resolver más problemas.5 bogota/wp-trasp.tex on July 4, 2005 on [60] pages [5] El siguiente problema es de un reciente y muy popular libro ruso de problemas para cuarto grado. (Enumero los problemas incluidos en este texto para propósitos de referencia.) Problema 1. Una librería necesita encuadernar 4500 libros. Una tienda puede encuadernar estos libros en 30 días, otra lo puede hacer en 45 días. Cuántos días son necesarios para encuadernar todos los libros si las dos tiendas trabajan al mismo tiempo? [Moro.4.2], pág. 73 La solución es la siguiente: Cuántos libros puede encuadernar la primera tienda en un día? 4500/30 = 150 Cuántos libros puede encuadernar la segunda tienda en un día? 4500/45 = 100 Cuántos libros pueden encuadernar las dos tiendas en un día? =250 En cuántos días pueden las dos tiendas encuadernar los libros? 4500/250=18 Respuesta: Las dos tiendas pueden encuadernar los libros en 18 días. El problema 1 puede ser llamado un problema derecho porque puede ser resuelto de manera sencilla simplemente realizando operaciones aritméticas con significados evidentes. Aunque simples, los problemas derechos son una etapa indispensable en el desarrollo de la competencia matemática de cualquier niño. Esta etapa, a su vez, consiste en varias etapas con un número creciente de pasos en sus soluciones y cada niño debería pasar esto escalonadamente. Por ejemplo, el problema 1 es de cuatro pasos.6 bogota/wp-trasp.tex on July 4, 2005 on [60] pages [6] En Singapur encontramos un estilo similar de enseñanza. El siguiente problema es de un libro de escuela de Singapur para sexto grado: Problema 2. Una persona viajó de la ciudad A a la ciudad B. En 2 horas cubrió la primera mitad del viaje a una velocidad promedio de 75 km/h. Si su velocidad promedio para el viaje completo fue 60 km por hora, encuentre la velocidad promedio de la segunda mitad del viaje [Sing.6A], pág. 90 Este problema también es derecho. Puede ser resuelto en cinco pasos así: La mitad del viaje fue: 2 h 75 km/h = 150 km. El total de viaje fue: km = 300 km. El tiempo total fue: 300 km 60 km/h = 5 h. El tiempo gastado en la segunda mitad fue: 5 h 2 h = 3 h. La velocidad promedio en la segunda mitad fue: 150 km 3 h = 50 km/h. Así, los programas de Rusia y Singapur se dan de la mano en estilo y dificultad de problemas aritméticos. Probablemente, ambos países encontraron una buena compensación entre los diferentes requerimientos. Por qué Singapur? Porque mostró excelentes resultados en el TIMSS Third International Mathematics and Science Study [TIMSS]. Este no fue perfecto y fue justamente criticado. Además, uno de los resultados innegables y más sorprendentes fue el éxito de varios países del Este asiático incluyendo Singapur, Corea y Japón. Además, los textos escolares de Singapur son fáciles de usar porque están en inglés, de ahí que su popularidad está creciendo entre los escolares americanos [Homeschool]. Comparando los libros de Rusia y Singapur, vemos que son similares en varios aspectos, el más importante es que ambos tienen muchos problemas aritméticos de palabra de estilo tradicional (sin datos faltantes, excesivos o contradictorios).7 bogota/wp-trasp.tex on July 4, 2005 on [60] pages [7] El problema 1 es del libro de Moro. Los libros de Moro para la escuela primaria son los más usados en Rusia hoy en día porque son cuidadosamente editados y comparativamente conservativos, similares a los que los profesores han usado. Los libros de Geidman son más avanzados y menos usados. En cifras, cerca del 80% de las escuelas de Moscú usan los libros de Moro y alrededor del 10% usan los de Geidman. Aquí presento algunos problemas de los libros de Geidman para el segundo grado: Problema 3. Vintik y Shpuntik acordaron encontrarse en el quinto vagón de un tren. Sin embargo, Vintik fue al quinto vagón desde la parte delantera del tren y Shpuntik fue desde la parte trasera. Cuántos vagones debe tener el tren para que se encuentren en el mismo vagón? [Geidman.2.1], pág. 9 Problema 4. Igor y sus dos amigos jugaron ajedrez. Cada uno jugó dos partidas. Cuántas partidas fueron jugadas? [Geidman.2.1], pág. 73 Problema 5. Todos los números del 1 al 99 fueron escritos consecutivamente. Cuantas veces fue escrito el digito 5? [Geidman.2.2], pág. 63 Problema 6. Dos brujas discutían cual vehiculo era más rápida: argamasa o escoba. Volaron, cada una con una, la misma distancia de 288 km. La bruja que iba en argamasa lo hizo en 4 h y la que iba en escoba lo hizo en 3 h. Qué es mayor, la velocidad de argamasa o la velocidad de escoba y cuánto? [Geidman.4.1], pág. 60. Problema 7. Cuando Ivan Tsarevich fue al Reino Mágico, Koschey tenía la edad de Baba Yaga e Ivan Tsarevich juntos. Cuántos años tenía Ivan Tsarevich cuando Koschey tenía la edad de Baba Yaga en el tiempo que Ivan Tsarevich fue al Reino Mágico?8 bogota/wp-trasp.tex on July 4, 2005 on [60] pages [8] Defensa de los Problemas Aritméticos de Palabra en Rusia Los educadores rusos no solo usan problemas aritméticos de palabra, también los defienden de ataques impensados. L. D. Kudriavtsev, educador ruso, escribió: Hay un punto de vista para el que no tiene sentido dar mucha atención a la solución de problemas aritméticos de palabra porque en el futuro ellos serán resueltos de una manera más simple, utilizando ecuaciones algebráicas. La materialización de este punto de vista permitió la reducción del número de horas dedicadas al estudio de la aritmética en el currículo escolar, lo cual disminuyó el nivel de pesamiento lógico de los estudiantes. Esto está conectado al hecho de que la meta principal de resolver problemas aritméticos de palabra es el desarrollo del pensamiento de los niños, su habilidad para hacer conclusiones lógicas y correctas del análisis de los datos dados en el problema y el uso de ellos para resolverlo. La experiencia recolectada en décadas precendentes ha demostrado que el método de desarrollar el pensamiento lógico de los niños resolviendo problemas aritméticos a una cierta edad es totalmente sano, así que parece muy imprudente abandonarlo. Es necesario agregar que nadie ha encontrado o sugerido hasta ahora otro método eficiente para desarrollar el pensamiento lógico de los niños. [Kudr], pág. 55 Estoy de acuerdo con la idea de Kudriavtsev de que los problemas aritméticos de palabra promueven el desarrollo del pensamiento lógico.9 bogota/wp-trasp.tex on July 4, 2005 on [60] pages [9] El eminente profesor ruso A. V. Shevkin escribió recientemente: Los problemas de palabra siempre tuvieron un lugar especial en la educación matemática de la escuela rusa tradicional, este es un fenómeno casi exclusivo de Rusia, causado parcialmente porque durante un largo período de la historia el conocimiento matemático fue transmitido de una generación a otra como una lista de problemas prácticos con sus soluciones.[...] En mi opinión, los rusos no solo heredaron y desarrollaron la manera antigua de transmitir el conocimiento matemático y formas de argumentar usando problemas de palabra, también aprendieron a usarlos para formar habilidades importantes de aprendizaje que son necesarias para analizar el texto, discernir los datos y la pregunta, diseñar estrategias de solución, proponer preguntas y buscar datos, lo cual puede proporcionar respuestas a ellas y verificar los resultados. Estos procedimientos ayudaron al crecimiento de los estudiantes desarrollando su pensamiento lógico y lenguaje, esto hizo más eficiente su aprendizaje de la matemática y otros temas. Por esta razón los problemas de palabra jugaron un rol importante en el proceso de aprendizaje y les fue dado tanto tiempo en la enseñanza de la matemática en la escuela. Además, resolver problemas de palabra necesita dominio de un amplio rango de habilidades de aprendizaje incluyendo el pensamiento lógico, estas cualidades son importantes para el estudio futuro, son evaluadas en los exámenes de ingreso a la universidad, lo cual incrementa la atención en los problemas de palabra de las escuelas. [Shevkin.A], pág. 61.10 bogota/wp-trasp.tex on July 4, 2005 on [60] pages [10] En un libro reciente Shevkin escribió: En esta etapa (5-6 grados) de la enseñanza de la aritmética de resolución de problemas se tiene una ventaja sobre la etapa algebráica porque el resultado de cada paso simple en una solución por etapas tiene realmente una interpretación evidente y concreta que no vá más allá de la experiencia de los estudiantes. No es accidental que los estudiantes dominen varias formas de argumentación (aun complicadas) y, basados en operaciones imaginarias con cantidades conocidas lleguen a respuestas más rápido y mejor que de la forma basada en una ecuación para problemas iguales con diferentes situaciones aritméticas. [Shevkin.T], pág. 10. Tradicionalmente, los problemas de palabra no fueron mencionados en los estándares educacionales rusos pues su presencia parecía evidente. Sin embargo, como hubo dudas en años recientes, muchos educadores y matemáticos se aseguraron de que la siguiente frase fuera incluida en los actuales Estándares Federales Rusos de la educación pública matemática: Solucionar problemas de palabra por medios aritméticos (usando esquemas, tablas, registros cortos y otros modelos). [Rus.Fed], pág. 41 Estos educadores rusos, con quienes me he comunicado, aun critican los estándares federales rusos por varios defectos, y los entiendo, pero aun con todas sus imperfecciones, los estándares rusos son enormemente mejores que los americanos. Los estándares rusos son listas de tópicos, llamados despectivamente por los profesores americanos como listas de lavanderia. Qué presentan los educadores americanos como estándares?, ya veremos.11 bogota/wp-trasp.tex on July 4, 2005 on [60] pages [11] Hallar dos números dadas su suma y diferencia Esta es una clase de problema muy específica pero útil. Idealmente, cada niño a cierta edad debe comprender cómo resolver tales problemas, mientras más independientemente, mejor. Cuando yo estaba en el cuarto grado (10 años de edad) resolvíamos el siguiente problema (no recuerdo los números exactos): Problema 8. Un avión tiene dos tanques de gasolina. La cantidad total de gasolina en ambos tanques es de 24 litros. El primer tanque contiene 4 litros más que el segundo. Cuanta gasolina hay en cada tanque? Un problema similar está incluido en un libro ruso moderno, también para cuarto grado: Problema 9. Un antiguo artista dibujó escenas de caza en las paredes de una caverna, incluyendo 43 figuras de animales y personas. Había 17 figuras más de animales que de personas. Cuantas figuras de personas dibujó el artista? [Geidman.4.1], pág. 11 Un problema similar está incluido en un libro para quinto grado en Singapur: Problema 10. Raju y Samy repartieron $410 entre ellos. Raju recibió $100 más que Samy. Cuánto dinero recibió Samy? [Sing.5A], pág. 23 El problema es resuelto con ayudas visuales: hay dos barras horizontales llamadas Raju and Samy, los datos se observan claramente en este dibujo. Además, hay una niña de cuya cabeza aparece un pensamiento en una nube diciendo: Dar a Raju $100 primero y dividir el dinero restante en dos unidades.12 bogota/wp-trasp.tex on July 4, 2005 on [60] pages [12] En Japón son resueltos problemas similares sin álgebra, también en cuarto grado, de acuerdo con el The Learning Gap de Stevenson y Stigler [Gap:L]. En la página 187 describen a un maestro japonés explicando el siguente problema para estudiantes de cuarto grado: Problema 11. Hay un total de 38 niños en clase. Hay 6 niños más que niñas. Cuántos niños y cuántas niñas hay? Según Stevenson y Stigler su solución generalmente no es pensada en USA hasta que los estudiantes toman un curso de álgebra y escriben en la página siguiente: Con esta representación visual concreta [...] y una guía cuidadosa del profesor, los niños, aun de cuarto grado, son capaces de entender el problema y su solución. La frase hasta que los estudiantes toman un curso de álgebra realmente significa hasta 8 o 9 grado. Por ejemplo, veamos este estudio reciente: Este estudio examinó el acceso temprano al álgebra en un grande distrito escolar urbano/suburbano que daba instrucción en álgebra a algunos estudiantes de octavo grado. El análisis de datos exploró las diferencias en los logros de álgebra y los antecedentes de los dos grupos, es decir, aquellos quienes estudiaron álgebra en octavo grado versus aquellos que la estudiaron en noveno grado. El análisis no consiguió identificar a los estudiantes en los grupos separados. La pertenencia a un grupo no garantiza mayores logros pero sí refuerza los patrones de logros existentes. Los resultados de este estudio apoyan políticas que promueven la igualdad para ofrecer álgebra a todos los estudiantes de octavo grado. [AERA2004]13 bogota/wp-trasp.tex on July 4, 2005 on [60] pages [13] Hallar dos números dadas su suma y su razón En Rusia tales problemas son llamados problemas en partes porque pueden ser resueltos sin álgebra pero introduciendo partes de ella. Estos problemas son tan comunes que el conocido escritor Nosov describió uno de ellos en su libro Vitya Maleev en la Escuela y la Casa. El protagonista, Vitya Maleev, finalizó el tercer grado reprobando matemáticas y prometió a su profesora resolver problemas por sí mismo para recuperar la materia. Así que intenta resolver el siguiente problema del libro de tercer grado: Problema 12. Un niño y una niña recolectaron 24 nueces. El niño recolectó dos veces más nueces que la niña. Cuántas recolectó cada uno? Primero, Vitya divide 24 por 2 y obtiene 12. Podría cada uno haber recolectado 12 nueces? No, el niño recogió más que la niña. Ahora, sin sabiendo qué hacer, Vitya dibuja a un niño y una niña, para expresar que el niño recolectó dos veces más que la niña, dibuja dos bolsillos en los pantalones del niño y uno en el delantal de la niña. Entonces observa el dibujo y vé tres bolsillos. Entonces una idea, como una iluminación, viene a su cabeza: las nueces deben colocarse en estos bolsillos, entonces debe dividir el número de nueces entre el número de bolsillos!. Así obtiene 24/3 = 8, entonces cada bolsillo contiene 8 nueces; esto es cuanto tiene la niña. El niño tiene dos bolsillos así que tiene 8 veces 2, lo cual dá 16. Ahora Vitya puede verificar su respuesta: suma 8 y 16 y obtiene 24, entonces prueba que su respuesta es correcta, está muy emocionado. Probablemente es la primera vez en su vida que resuelve un problema él mismo. Vá a la calle a contárselo a todo el mundo y una vecina le dice: este problema es de tercer grado, nosotros lo resolvimos el año pasado. Esto no desanima a Vitya, lo cual está bien: ha hecho un descubrimiento.14 bogota/wp-trasp.tex on July 4, 2005 on [60] pages [14] Problemas que necesitan una unidad ad hoc Recordemos el problema 1 para cuarto grado: Una libreria necesita encuadernar 4500 libros. Una tienda puede encuadernarlos en 30 días, otra lo puede hacer en 45 días. Cuántos días se necesitan para hacer el trabajo si las dos tiendas trabajan al tiempo? Sin embargo, este problema puede ser resuelto sin conocimiento del número de libros, es más, no se necesita conocer el tipo de trabajo. Es suficiente con saber que la primera tienda puede hacer 1/30 del trabajo en un día y que la otra tienda puede hacer 1/45 del trabajo en un día. Por tanto, trabajando las dos, pueden hacer esta parte del trabajo en un día: = = 5 90 = Así que necesitan 18 días para hacer el trabajo. Encontré un problema similar en otro libro para cuarto grado. Es más fácil, así que puede servir como una introducción a los problemas de trabajo. Problema 13. Deniska puede comer un frasco de mermelada en 6 minutos. Mishka puede comer un frasco similar dos veces más rápido. En cuánto tiempo comerán un frasco de mermelada juntos? [Geidman.4.1], pág. 34. Densika y Mishka son versiones coloquiales de nombres rusos, lo cual encaja en el estilo jocoso de este problema.15 bogota/wp-trasp.tex on July 4, 2005 on [60] pages [15] Permítanme presentar otros cuantos problemas históricos de los libros escolares rusos para los grados sexto a octavo (12 a 14 años). El siguiente problema es muy útil para resolver primero por partes, sin álgebra y después resolverlo de nuevo, usando álgebra. Problema 14. Un antiguo problema. Un ganso encontró una bandada de gansos en el aire y dijo: Hola, centena de gansos!. El lider de la bandada le contestó: No hay un ciento de nosotros. Si hubiera tantos de nosotros como hay y tantos mas y la mitad más y un cuarto más y tu también volaras con nosotros, entonces podría haber un ciento de nosotros. Cuántos gansos había en la bandada? Problema 15. (Problema histórico.) Un hombre nadaba río arriba en el Río Neva. Cerca al Puente Republicano perdió un envase, después de 20 minutos notó la pérdida y se devolvió para encontrar el envase; lo alcanzó cerca al Puente Leughtenant Schmidt. Hallar la velocidad de la corriente del río si la distancia entre estos dos puentes es de 2km. [Larichev], pág Este problema muestra el poder de la idea física de movimiento relativo. Pongámonos en el sistema coordenado moviéndose con la corriente. En este sistema el envase no se mueve cuando se pierde mientras que el nadador primero se aleja de él y después retorna. Su velocidad propia se asume constante, así que gasta el mismo tiempo nadando en las dos direcciones. Luego, si toma 20 minutos nadando en una dirección, también los toma nadando en la otra, entonces el tiempo total desde que el envase se pierde es de 40 minutos. Ahora retornamos al sistema coordenado donde estábamos antes y notamos que el envase tomó 40 minutos en moverse de un puente al otro, esto es, 2km. Así que la velocidad de la corriente es 2km dividido por 2/3 de hora, lo cual dá 3km/h.16 bogota/wp-trasp.tex on July 4, 2005 on [60] pages [16] El siguiente problema se propuso para ser resuelto sin álgebra. Problema 16. Tres números suman 90. Diez veces el primer número es igual a quince veces el segundo número e igual a cinco veces el tercer número. Hallar los números [Berez], pág Este es un problema de palabra (ligeramente modificado) con contenido geométrico, incluido en uno de los libros de Perelman: Problema 17. Un hombre vendía leña, para hacer porciones estándar siempre usaba la misma soga, rodeaba un grupo de troncos y los llevaba a las casas en su espalda. Una mujer le solicitó llevar una porción doble de leña. El hombre procedió como siempre, solo que tomó una soga una vez y media más larga que lo usual. La mujer reclamó Como yo le pagué el doble, usted debió usar una soga con el doble de tamaño. El hombre replicó: Está equivocada señora, de hecho, le traje un poco más de leña de la que solicitó. quién está en lo correcto? [Perelman.P], pág. 27 Para resolver este problema hacemos, como es usual, supuestos simples. Asumimos que la leña rodeada por la soga es un cilindro cuya altura es la longitud de los troncos y la circunferencia de la base es la longitud de la cuerda. Como la altura del cilindro es constante, el volumen del cilindro es proporcional al área de la base, que es proporcional a el cuadrado de la circunferencia. Así, si la longitud de la cuerda es multiplicada por 3/2, la cantidad de leña es multiplicada por el cuadrado de esta cantidad, es decir 9/4, que en realidad es un poco más de 2. Entonces el hombre está en lo correcto.17 bogota/wp-trasp.tex on July 4, 2005 on [60] pages [17] Problema 18. Problema de Arnold [Arnold]. Dos ancianas comenzaron a caminar, a velocidad constante, cuando salió el sol. Una fue de A a B y la otra de B a A, se encontraron al medio día y, continuando sin parar, llegaron a B a las 4 p.m. y a A a las 9 p.m. respectivamente. A qué hora fue la puesta de sol ese día? Para resolver este problema, se debe primero dibujar un diagrama con la distancia desde A y el tiempo como coordenadas y se usa la semejanza de triángulos. Vladimir Arnold, famoso matemático, enfatiza que resolver este problema independientemente cuando el tenía 12 años fue su revelación y sensación de descubrimiento para describir su experiencia y dice que en Rusia su experiencia fue usual. El siguiente problema tiene más de cien años. Perelman lo llama problema de Tolstoi porque le gustaba a León Tolstoi, el famoso escritor ruso que estuvo muy interesado en la educación pública. Este problema también puede ser resuelto sin álgebra, una representación visual puede ser de ayuda. Problema 19. Un grupo de segadores debía segar dos praderas, una dos veces mayor que la otra. El grupo gasta medio día segando la pradera más grande, después el grupo se divide y la mitad de ellos permanece en la pradera grande finalizando el trabajo por la noche. La otra mitad del grupo trabaja en la parcela más pequeña pero no termina en ese día. La parte restante fue segada por un trabajador en un día. Cuántos segadores había? [Perelman.A], pág. 3918 bogota/wp-trasp.tex on July 4, 2005 on [60] pages [18] Problemas de palabra en olimpiadas: cosas de escuela Durante mis años de estudiante participé en la organización de olimpiadas matemáticas. Los profesores de la escuela todo el tiempo nos reprochaban por usar problemas muy difíciles. Sin embargo, el espacio entre la escuela y las olimpiadas no siempre fue profundo. De hecho, los problemas más difíciles de los libros de la escuela eran parecidos a los problemas más fáciles de las olimpiadas. Este es un ejemplo: problema puesto en la primera ronda para 9 grado de la Olimpiada Matemática de Moscú en Problema 20. Dado un rectángulo cuya relación de lados es 9:16. Es posible inscribir en este, otro rectángulo cuyos lados estén en relación 4:7, de tal forma que cada lado del primero contenga un vértice del segundo? La respuesta es negativa, esto puede probarse por contradicción. Asumamos que esto es así, debido a la semejanza de triángulos podemos denotar las partes de los lados del rectángulo mayor por 4x, 7y, 4y, 7x. Entonces observamos que: 4x + 7y : 4y + 7x = 9 : 16, lo cual es imposible, puesto que x y y deben ser positivos. Apenas cerca de la mitad de los estudiantes que pasaron la primera ronda resolvieron este problema. Como es usual, se explicaron las soluciones a los problemas de cada etapa en un gran auditorio, en esta ocasión yo presenté las soluciones. El auditorio más grande de la Universidad de Moscú estaba lleno, cerca de 500 jóvenes presumidos que pensaban que los libros de la escuela eran desalentadoramente triviales para ellos, se sorprendieron cuando cité un problema similar al del libro de la escuela. Solo los números eran diferentes, así que el problema de la escuela tuvo una respuesta positiva.19 bogota/wp-trasp.tex on July 4, 2005 on [60] pages [19] El siguiente problema apareció primero en un libro de Perelman, después en la Olimpiada Matemática de Moscú de 1940 y unos pocos años después fue incluido en un libro de escuela para grados quinto y sexto: Problema 21. Un bote, viajando río abajo, hizo una distancia entre dos puertos en 6 horas y retornó en 8 horas. Cuánto tiempo necesita una balsa para hacer esta distancia río abajo? [Berez], pág. 246 Hay muchas colecciones de problemas interesantes en Rusia, no todas has sido traducidas a otros idiomas. Este problema es de un libro traducido: Problema 22. El alumno de cuarto grado Kolya Sinichkin quiere mover un caballero desde la esquina inferior izquierda del tablero de ajedrez (a1) a la esquina superior derecha (h8), pasando una vez por cada cuadro en la ruta. Puede hacerlo? [Kordem], pág. 48 Este problema es de un libro que nunca ha sido traducido: Problema 23. Tres amigos jugaron ajedrez de modo que cada par de ellos tuvo el mismo número de partidas. Después de esto, ellos discutieron quien era el ganador. El primero dijo: gané más partidas que cada uno de ustedes; el segundo dijo: perdí menos partidas que cada uno de ustedes y el tercero no dijo nada, pero cuando se contaron los puntos encontraron que él había ganado más puntos que cada uno de los otros. Esto es posible? (Una victoria dá un punto, un empate dá medio punto y una derrota no dá nada.) [VGRT], pág. 10620 bogota/wp-trasp.tex on July 4, 2005 on [60] pages [20] Problemas de palabra en las Olimpiadas: cosas avanzadas Por un lado los problemas de olimpiadas crecieron fuera de los temas de la escuela, por otro lado bordeando la matemática universitaria. Si usted quiere introducir a los niños en teoría de grafos no necesita comenzar con terminología y definiciones incómodas. En cambio, puede darles el siguiente problema: Problema 24. 2n caballeros vinieron a la corte del Rey Arturo, cada uno con no más de n 1 enemigos entre los otros. Probar que Merlin (el consejero de Arturo) puede ubicar a los caballeros en una mesa redonda de forma que ninguno estará al lado de su enemigo. [GT], pág. 89 Este problema fue propuesto para la 27a. Olimipiada Matemática de Moscú, pero no era apropiado en su forma original: Una gráfica tiene 2n vértices, cada uno siendo incidente con al menos n bordes. Probar que esta gráfica tiene ciclo hamiltoniano. Yo propuse representar el ciclo hamiltoniano por la legendaria mesa redonda, y de esta forma el problema fue aceptado. Después fue representado en círculos matemáticos donde los caballeros eran representados por los círculos y las relaciones de amistad por lineas que los conectaban. Esta discusión de un problema gracioso suavemente se transformó en un estudio de teoría de grafos, la cual no fue trivial desde un principio. Mostrar más
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