BMMI número 3 | |
27 de Junio de 2001 | |
"Boletín Matemático para Mentes Inquietas
(BMMI)" (c) 2001 | |
| Este número
se distribuye
para 1112 lectores hispanohablantes de todo el mundo. El mayor patrimonio de la humanidad es una mente inquieta. Isaac Asimov. |
Publicación electrónica bimestral y gratuita del Paraíso de las Matemáticas, destinada a la difusión e intercambio de novedades, comentarios, reflexiones y opiniones vinculadas al ámbito de las Matemáticas. |
Sumario >> | |||
01 | Editorial | 08 | Juegos matemáticos |
02 | Forum | Cómo Jugar a Sherlock Holmes | |
03 | Permutaciones | 09 | El Debate |
04 | Grupos, Series y Aritmética | Reforma de la Universidad | |
05 | Astronomía: Impactos | ¿Sistemas obsoletos? | |
06 | Deducción e inducción | 10 | Estadísticas matemáticas.net |
07 | Eventos | 11 | Noticias matemáticas.net |
Importante: | |||
Este Boletín NO CONTIENE VIRUS alguno. Es una publicación bimestral y GRATUITA con contenidos útiles y orientados a fomentar, difundir y perfeccionar las matemáticas entre la comunidad hispanohablante. | |||
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Editorial | |
Este número llega con un poco de retraso...un poco más de la cuenta, para ser exactos (debemos serlo, somos matemáticos). Podríamos darle la culpa a la última intifada, a la caída de la Bolsa, a la devaluación del euro, o a la falta de inversión en I + D (que falta mucha, muchísima, y prueba de ello es que a nosotros no nos llega ni tan solo una monedita de curso legal en algún país) pero lo cierto es que serían excusas. Lo cierto es que teníamos la cabeza en otra parte: los estudiantes, en los exámenes a los que deben presentarse, y los profesores leyendo estos mismos exámenes, pero de nuestros alumnos presenciales. El único que fue rápido fue el Dr. Nieto, con un interesante artículo que retrasó más todavía el trabajo de los pocos que tuvimos acceso a él, que quedamos hipnotizados con este reto a nuestras Mentes Inquietas. Son las ventajas de colaborar... de modo que ¡animo y a enviar artículos! ¿O acaso pretendéis hacer vacaciones solo vosotros?. Como dicen los niños ¡esto no vale!. O trabajamos todos o el Boletín se irá a pique. | |
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Forum | |
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Articulo |
Permutaciones y el Juego del 15 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
José |
Este juego fue inventado hace más de cien años por Sam Loyd (1841-1911), uno de los más grandes creadores de acertijos y rompecabezas que han existido. En su época causó verdadero furor, y en la actualidad aún mantiene su popularidad. Consiste en una caja cuadrada en la cual hay quince cuadraditos numerados del 1 al 15. Al principio están dispuestos como se indica en el diagrama siguiente. Observe que los números 14 y 15 están fuera de orden y que el ángulo inferior derecho está vacío.
Los movimientos permitidos consisten en deslizar uno de los números adyacentes al espacio vacío hasta ocupar su lugar, dejando vacante el que ellos ocupaban (vea el efecto en nuestro modelo haciendo clic en el 12 o en el 14). Si continuamos moviendo los números de este modo es posible modificar totalmente el orden original. Pues bien, Sam Loyd ofreció pagar mil dólares a quien lograra, mediante alguna secuencia de movimientos, dejar los quince números ordenados en forma creciente y con el espacio vacío en la misma posición que al inicio. En otras palabras, hay que intercambiar el 14 y el 15, dejando a los demás números en su posición inicial. ¡Inténtelo ahora usted mismo! Si no lo consiguió, no se desanime: ¡en realidad nadie pudo cobrar el premio ofrecido por Sam Loyd! Para comprender lo que ocurre, recordemos que una permutación de los números del 1 al n es una reordenación cualquiera a1, a2,...,an de la secuencia 1, 2,...,n. Si i < j y ai > aj se dice que el par (ai,aj) es una inversión de la permutación a1, a2,...,an. Una permutación es par si el número total de sus inversiones lo es; en caso contrario se dice que la permutación es impar. Es claro que a cada posición del juego del 15 le podemos asociar una permutación de los números del 1 al 15, leyendo los números en la caja de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo, sin tomar en cuenta al espacio vacío. Por ejemplo a la posición inicial del problema propuesto por Sam Loyd le corresponde la permutación 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 15, 14. Esta permutación tiene una sola inversión, a saber el par (15, 14), por lo tanto es impar. La permutación que había que obtener para ganar el premio es sencillamente 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, la cual no tiene inversiones y por lo tanto es par (ya que 0 es un número par). Ahora veamos qué ocurre cuando hacemos un movimiento en el juego del 15. Es claro que los movimientos horizontales no modifican en nada la permutación y tan sólo desplazan la casilla vacía dentro de la misma fila. En cambio si movemos un número hacia abajo el efecto será que este número adelanta a los tres que le siguen, y además el espacio vacío pasará de una fila impar a una par, o viceversa. Por ejemplo en la posición:
Si bajamos el 7 entonces éste adelanta al 11, al 6 y al 15. ¿Qué ocurre con la paridad de las permutaciones antes y después del movimiento? En primer lugar observemos que al bajar un número la única alteración del orden que se produce es la de ese número con los tres que le siguen. Por lo tanto las únicas inversiones que pueden cambiar son las que relacionen al número movido con los otros tres. Así al bajar el 7 la inversión (7, 6) desaparecerá; pero en cambio aparecerán dos nuevas: la (11, 7) y la (15, 7). En general si el número a bajar está en inversión con k de los tres que le siguen (donde k puede ser 0, 1, 2 o 3), al efectuar el movimiento esas k inversiones desaparecerán, pero aparecerán 3 - k nuevas. El cambio en el número total de inversiones será (3 - k) - k = 3 - 2k, que siempre es impar. Por lo tanto las permutaciones antes y después del movimiento serán de diferente paridad. De modo análogo, subir un número hace que éste retroceda tres puestos y la permutación resultante tendrá paridad diferente a la de partida. Ahora bien, si partimos de la posición inicial propuesta por Sam Loyd y llegamos a otra con el espacio vacío en la misma posición, el número de movimientos verticales realizados debe haber sido par (ya que el espacio vacío debe haber subido tantas veces como bajó). Por lo tanto la paridad de la permutación cambió un número par de veces, lo cual equivale a decir que quedó igual que al principio (o sea impar). Esto demuestra que ni la permutación ordenada del 1 al 15, ni ninguna otra permutación par con el espacio vacío en la esquina inferior derecha puede ser obtenida a partir de la posición inicial, y Sam Loyd en ningún momento corrió el riesgo de tener que pagar mil dólares. Como se sabe hay 15! = 1307674368000 permutaciones de los números del 1 al 15, y exactamente la mitad son pares (la otra mitad impares). Puede probarse que a partir de la posición inicial de Sam Loyd puede obtenerse cualquier permutación impar con el hueco en la cuarta o en la segunda fila, y cualquier permutación par con el hueco en la primera o tercera filas. Por ejemplo, puede obtenerse la posición
En cambio no se pueden obtener permutaciones impares con el hueco en la primera o tercera filas, ni permutaciones pares con el hueco en la segunda o en la cuarta filas. En resumen, el conjunto de todas las posiciones del juego del quince se puede dividir en dos clases, tales que de una posición se puede pasar mediante movimientos válidos a cualquier otra de la misma clase, pero a ninguna de la otra clase. Para finalizar, un ejercicio interesante para mentes inquietas: analizar la generalización de este juego con los números desde 1 hasta n2 - 1 colocados en un cuadrado de nxn. | ||||||||||||||||||||||||||||||||
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Articulo |
Grupos, Series y Aritmética |
José
Antonio |
Sea
G un grupo cualquiera:
Nota: Para algunos autores (e.g., Rotman) la anterior es una serie normal de G; para otros (e.g., Rose, Robinson) la anterior es una serie subnormal de G; para nosotros será simplemente una serie o una serie subnormal. Definición:
Una serie como (**) de G es llamada serie normal si para todo i=1,...,Hi
es un subgrupo normal de G ( y no tan solo de Hi+1 ). Este tipo
de series es también llamada algunas veces una serie jefe (chief series)
o serie principal.
Ahora, es claro que si tenemos una serie (subnormal) como (**) , entonces podemos considerar los grupos cociente Hi+1/Hi, para i=2,...; dependiendo de la naturaleza de estos grupos cocientes, llamados factores de la serie, es que podemos considerar varios tipos de grupos sumamente importantes, pero antes recordemos que un grupo es llamado simple si no posee subgrupos normales no-triviales. Por ejemplo, todo grupo de orden p, p primo, es simple, aunque a veces estos grupos (que son los únicos grupos abelianos simples!) son considerados como "trivialmente simples"; el grupo alternante A_n de todas las permutaciones pares sobre n objetos es simple para todo n natural distinto de 4, y de hecho A_5 es el primer grupo simple no abeliano, y es de orden 60.
Tenemos
las siguientes series importantes para todo grupo G:
2)
La serie central ascendente de G: definimos recursivamente los
siguientes subgrupos: Z0:= {1}, Z1:= Z(G)=Z(G/{1}), Z2 es el único subgrupo de G tal que Z2/Z1=Z(G/Z1),...,Z(k+1) es el único subgrupo de
G t.q. Z(k+1)/Zk=Z(G/Zk), y así obtenemos una serie NORMAL ascendente
{1}=Z0£Z1£...£Zn£...
Corolario 6: Si G es nilpotente entonces G es soluble.
Como
se mostró arriba, S_3 es soluble; sin embargo, dado que Z(S_3)={1} (y
por lo tanto su serie central ascendente se "estanca" o no
"sube" inmediatamente), S_3 no puede ser nilpotente, y este es
el ejemplo mas sencillo de grupo que es soluble pero no nilpotente.
Ejemplo: Sea G=C_30={1,c,c2,....,c29} el grupo cíclico de orden 30. Sean:
Ahora,
por medio del lema de Zassenhaus (llamado algunas veces teorema mariposa
por el sugestivo diagrama que ayuda a aclarar la demostración) y del
teorema de refinamiento de Schreier, obtenemos el muy importante: En
realidad, lo verdaderamente importante y trascendente del teorema es la
unicidad del producto, esto es: el hecho que el producto de primos que
iguala a n depende tan solo de n, pues por definición si n no es primo
entonces es compuesto ==>
n=a1*b1, con a1,
b1 divisores no triviales (i.e., distintos de 1 y de n mismo)
de n; si a1 o b1 no son primos volvemos a aplicar
para ellos lo anterior; dado que n es un número finito (esto es un
pleonasmo, pero ayuda aclarar las cosas!), es posible llegar al
producto de primos para n después de un número finito de pasos (lo
que a veces se llama inducción inversa); sin embargo, la unicidad
requiere de alguna argumentación algo más elaborada, y desde el punto de
vista de teoría de grupos podemos hacer: G = <c>³<cp1>³<cp1*p2>³...³<cp1*...*p(k-1)>³{1} Para cualquier j=1,...,k-1, el factor <cp1*...*p(j-1)>/<cp1*...*pj>es isomorfo, claro esta, al grupo cíclico C_pj de orden (primo!!) pj ==> los factores de la anterior serie son grupos simples ==> la serie anterior es serie de composición para G ==> cualquier otra serie de composición de G (y en lenguaje aritmético: cualquier otra descomposición de n como producto de números primos) es equivalente a la anterior serie, según el teorema J-H ==> los factores de ambas series serán isomorfos (y en lenguaje aritmético: los números primos p1,...,pk que aparecen en cualquier descomposición prima de n son exactamente los mismos), y esto demuestra el teorema fundamental de la aritmética. El anterior es tan solo un ejemplo de utilización de teoría de grupos en algún otro terreno de las matemáticas. Existen incontables casos, entre ellos algunos tan sorprendentes como el hecho que la naturaleza de un grupo influye de manera decisiva y determinante en la solubilidad o insolubilidad por radicales de alguna ecuación racional (de aquí el nombre de grupo soluble que fue definido arriba), y de aquí se desprenden conclusiones tan increíbles como el que la ecuación general quíntica no tiene formula general para sus raíces por medio de operaciones radicales sobre sus coeficientes; dicha formula si existe para las ecuaciones cuadradas, cúbicas y cuarticas. Pero esto ya seria materia para otro articulo entero. |
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Astronomía |
Impactos: La Gran Explosión está por llegar |
Víctor
R. ARP |
Miles de pequeños asteroides y cometas del Sistema Solar tienen trayectorias que cruzan la órbita terrestre. Sólo es cuestión de tiempo que alguna de estas rocas estelares ponga de nuevo en peligro la vida en nuestro planeta. 1. La verdad está ahí afuera.
2. Objetos cercanos.
3. Vigilancia espacial.
4. Investigaciones.
5. Defensa espacial.
6. ¿Por qué no?
7. Otros.
8. Bibliografía.
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Articulo |
Acerca de la deducción, inducción e inducción matemática |
Podríamos comenzar dando la clásica definición entre la antitesis de deducción e inducción, considerando a la primera como el paso "de lo general a lo particular" y a la segunda como el paso "de lo particular a lo general". En estos términos, podríamos ver una clara diferencia entre ambos conceptos, lo suficientemente clara como para reconocer un proceso deductivo de uno inductivo con facilidad. En las ciencias fácticas, el método inductivo adquiere una vital importancia. Por lo general, un investigador experimental tiene acceso a un limitado número de observaciones, en las cuales (con un poco de suerte) se pueden encontrar características o propiedades comunes a una determinada clase de elementos, con lo cual, se podría concluir que estas pertenecen a todos los elementos de dicha clase. El método inductivo es en sí "poco seguro", pues es suficiente una sola observación que contradiga las conclusiones obtenidas para refutarlas indefectiblemente. Considerándolo de esta manera "las excepciones no confirman la regla", y en el mejor de los casos, pueden restringir el alcance de las conclusiones obtenidas. Normalmente, las teorías en las ciencias fácticas requieren de un gran soporte experimental que las corrobore, y son muy pocas las que llegan a adquirir el status de "ley natural". El método deductivo, como procedimiento "infalible" esta inherentemente ligado a las ciencias formales, y de entre estas, a la matemática por excelencia. Podríamos afirmar que las proposiciones matemáticas se demuestran siempre deductivamente. En matemáticas, se trabaja a partir de demostraciones en sistemas de axiomas, y ningún resultado matemático puede ser considerado válido si no ha sido deducido desde los axiomas de partida. Veamos ahora el método de inducción matemática. En particular, la demostración por inducción matemática consta de dos partes. La primera consiste en probar que una determinada proposición se cumple para un determinado número natural. La segunda, en asumir que esta proposición se cumple para un número natural n y probar su validez para n+1. De esta manera probamos la validez de esta proposición para todo número natural. A primera vista, hemos efectuado una demostración inductiva, partiendo de un par de casos particulares y llegando a una conclusión general. En este punto, convendría precisar un poco mas en la definición de deducción. Veamos primero que no es exacto definir a la deducción como el paso "de lo general a lo particular" pues podemos efectuar una deducción basándonos exclusivamente en proposiciones generales, por ejemplo en los silogismos categóricos de los modos Barbara, Celarent y Cesare. De la misma manera, podemos deducir la falsedad de una proposición general a partir de la falsedad de una sola de las proposiciones particulares correspondientes. En las proposiciones lógicas elementales, en las cuales no hay ningún tipo de particularidad, podemos deducir a partir de una serie de ellas, una conclusión que es una consecuencia necesaria en virtud de las reglas lógicas. Volviendo a la inducción, el problema del método inductivo se deriva del hecho de que aunque muchos elementos de una clase compartan una propiedad en particular no se desprende necesariamente que la compartan todos los elementos de dicha clase. En este sentido, el método de inducción matemática no nos brindaría la seguridad de que las conclusiones obtenidas sean ciertas para todos los casos. La respuesta esta en que el método de inducción matemática es un método eminentemente deductivo. Para el caso de los números naturales, al demostrar la validez de una proposición para el número 1, asumir la validez de esta para un número natural genérico y demostrar la validez para su sucesor, estamos demostrando la validez de la proposición para todos los números naturales, tal como lo explicita el quinto axioma de Peano. En general, la inducción matemática consiste en demostrar deductivamente la validez de una proposición para un elemento de una clase y luego en virtud de una implicación rigurosa demostrar la validez de la proposición para los demás elementos de dicha clase, sean finitos o no. De esta manera, la inducción matemática contempla todos los casos permitidos, siendo entonces una inducción perfecta y completa, y por lo tanto una deducción en todo el sentido de la palabra. Finalmente, seria más adecuado referirnos simplemente al método deductivo de inducción matemática y darle a la expresión la precisión a la que las matemáticas nos tienen acostumbrados. |
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Eventos |
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Del 2 al 7 de Julio. L'ensenyament de l'Estadística a l'ESO i el
Batxillerat. Universitat de Girona - Del 2 al 4 de Julio. IX Encuentros Geometría Computacional, Institut d'Informàtica i Aplicacions. Universitat de Girona Para más información: http://iiia.udg.es/9egc - Del 2 al 6 de Julio. Progress in Non Linear Science.University of Nizhny Novgorod. Para más información: http://www.nonlinear.sci-nnov.ru - Del 27 al 31 de Agosto. 8th International Conference On Differential Geometry and Its Applications. Opava, Czech Republic Para más información: http://8icdga.math.slu.cz/
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Juegos Matemáticos |
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Cómo Jugar a Sherlock Holmes. Enunciado Hace poco he tenido que ir a renovarme el carnet de identidad, que llevaba ya un par de meses caducado. Es una de esas cosas que tiene uno que hacer tarde o temprano, así que el otro día iba yo todo dispuesto a plantar allí la huella de mi pulgar y marcharme hasta que me encontré en la comisaría con una cola de unas quince personas, todas ellas esperando a renovar su carnet o hacerse el pasaporte. Una verdadera pesadez. En fin, paciencia. Delante
de mí iba una mujer con un bolso naranja que aparentemente se aburría
tanto o más que yo, así que empezamos a quejarnos por pasar el rato:
Sólo quedaban tres personas delante de nosotros; tres o cuatro minutos más.
Estuvimos esperando un poco más y cuando sólo quedaba una persona delante de nosotros nos dieron el impreso para poner nuestros datos ("rellenen esto, y firmen aquí, aquí y aquí"). Mientras escribíamos, vi casualmente que la mujer con la que había estado hablando se llamaba Amparo y que había nacido un 29 de Febrero. "Vaya, curioso día", pensé. Terminamos, entregamos los impresos y las fotos, pusimos la huella donde correspondía y nos limpiamos con una toallita que nos dieron. Le dije a la mujer que hasta luego, le deseé que se lo pasara bien en la playa con su hermana y me quedé pensando mientras me iba a casa que verdaderamente, Amparo parecía mucho más joven de lo que en realidad era. ¿Cuántos años tenía Amparo? Podéis enviar las soluciones a: José Alfredo Cañizo Rincón La solución aparecerá en el próximo número. El Recorrido de las Damas. Solución
Fernando Charro Caballero también envió una respuesta correcta. En cuanto a la pregunta sobre las propiedades del triángulo de Pascal, la verdad es que no se han recibido muchas. Ana Sánchez, de la Universidad Autónoma de Madrid (España), explica el curioso dibujo que se forma al pintar de negro los números impares del triángulo y de blanco los pares. Si habéis visto alguna vez el triángulo de Sierpinski, un conocido conjunto fractal, veréis el parecido. Yo añadiré que lo difícil es mirar este triángulo durante un par de minutos y no encontrarle alguna regularidad oculta. Como muestra, ¿podríais decir qué sucesiones son las que forman las diagonales del triángulo? Las primeras de la izquierda y la derecha no son más que unos. Las segunda forman la sucesión de los números naturales... ¿Y la tercera? ¿Y la cuarta? ¿Podéis encontrar en alguna parte del triángulo la sucesión de Fibonacci (que se forma sumando los dos términos previos para obtener el siguiente: 1,1,2,3,5,8,13...) ? | |||
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El Debate |
El Proyecto de Ley de Reforma de la Universidad. |
¿Que opinan nuestros lectores?
¿El
profesorado universitario está anquilosado en sistemas pedagógicos
propios de tiempos pasados?. http://groups.yahoo.com/group/matracas/polls Los resultados aparecerán en el próximo número. También puedes dejar tu opinión o comentario en las news de El Paraíso de las Matemáticas (Servidor:matematicas.fadlan.com ~ Puerto:119) >> Grupo de Noticias BMMI. Resultados
encuesta BMMI - Número 2 Nuestros lectores se decantan por la Enseñanza Publica en un 90 % de los casos, frente al 10 % que prefiere Enseñanza Privada. | |
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[28/05/01] Desde el pasado día 28 de Mayo de 2001, 'El Paraíso de las Matemáticas' tiene su propio servidor matemático de NEWS de carácter totalmente gratuito. Para más obtener más información, no dudéis en entrar en elparaiso.mat.uned.es >> Recursos >> Servidor NEWS. [23/06/01] Vista la inestabilidad de los servidores de NEWS y FTP bajo el sistema operativo actual, hemos decidido migrar estos servicios a un sistema Linux. Con este fin, nos vemos obligados a cerrar estos recursos durante toda la semana entrante desde el día de hoy. |
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