diumenge, 14 d’abril del 2013

Fons i forma. Bloc o Blog?


Parlem d'aspectes formals

Fa un parell de mesos que aquest blog va canviar d'aspecte. Si aneu a l'entrada Hem pintat la façana! per a llegir-ne els detalls, veureu que no hi ha massa comentaris valoratius del nou format. Sí que, per d'altres vies, m'han arribat diferents opinions. En la primera part d'aquest escrit, vull analitzar-ne una que té aspectes interessants; un dels meus alumnes em fa arribar  per mail les següents propostes:

1. El text de les entrades quedaria més formal i tindria una millor estètica si estigués justificat.
2. L'aspecte milloraria amb una imatge de fons i n'envia, com exemple, una que ha dissenyat ell.


Una proposta de fons

Com que aquests dos punts poden ser d'interès per a d'altres bloguers (abans "blocaires", després en parlarem), anem a pams! La qüestió de justificar o no el text és controvertida. El meu parer és que, si bé s'han de justificar els textos de llibres i treballs, és desaconsellable justificar el text dels blogs i dels webs (o de les presentacions informàtiques). Els motius són diversos, però la majoria es basen en el fet que la distribució del text d'una mateixa entrada pot variar segons el navegador que s'utilitzi, el format de pantalla, etc. i que justificar-lo només n'agreuja els problemes de lectura i pot deixar grans espais buits entre paraules. A la xarxa es poden trobar opinions a favor o en contra de la justificació; però, per exemple,  Nacho Dodero presenta raons força fonamentades en ¿Justificar el texto en mi web? No. De moment, en I ara! Matemàtiques? només estan justificats els comentaris i això és així perquè no tinc esma de tornar-me a barallar amb la plantilla de Blogger per tal de desfer-ho.

Si passem als fons dels blogs, generalment no hi aporten res, acostumen a distreure'n la lectura i la majoria tenen una dubtosa estètica; tot i que,  per a una determinada tipologia temàtica (cuina, viatges...), poden tenir una certa gràcia. A més, els fons també transmeten alguns missatges que no sempre s'adiuen al contingut del blog. Per exemple, si haig de valorar la proposta de fons que teniu més amunt, he de dir que és bonica per la seva senzillesa, però traspua una idea de les matemàtiques com a "ciència dels nombres", que pot ser la idea més comuna entre la gent, però no la que hauria de tenir algú que apreciï i conegui l'abast i els continguts reals d'aquesta ciència.

Alguns blogs de matemàtiques utilitzen el fons que us mostro i comento a continuació:


Un fons "matemàtic"

Si tenim tirada per la matemàtica més analítica, ens pot semblar adequat; d'altres fons, utilitzen motius més geomètrics o imatges més plàstiques de fractals o corbes; però molts opten per l'austeritat i l'absència de fons. Per altra banda, la transparència que mostra la imatge de la plantilla anterior i el desenfocament de les expressions matemàtiques en blau, a mi, em resulten molestos.

No voldria acabar aquesta primera part sense agrair els suggeriments i comentaris que, com aquest que ha iniciat aquesta entrada, m'heu fet arribar. 


De bloc i blocaire a blog, bloguer, bloguera

La paraula blog té, en anglès, un origen més aviat espuri; és una fusió de les paraules web i log. Quan el TERMCAT va adaptar-la, ja fa uns quants anys, a la llengua catalana van decantar-se per la metafòrica paraula "bloc" (i el seu derivat "blocaire"). En bona part ho justificaven perquè l'ús de "bloc" s'havia estès entre els internautes catalans. Alguns filòlegs van mostrar el seu desacord amb aquesta decisió. A tall d'exemple llegiu, si us plau, l'article «Bloc» o «Blog»? que el filòleg Gabriel Bibiloni va publicar el 2005. Carregat de raons, Bibiloni defensava mantenir l'ortografia anglesa.

Doncs bé, l'Institut d'Estudis Catalans (IEC), a petició del TERMCAT, ha revisat aquest cas i, el mes de novembre de l'any passat, ha rectificat en favor de "blog" i els seus derivats. El més sorprenent és que ara s'addueix que "blog" és d'ús més generalitzat (vegeu-ho a La finestra neològica). Començo dient que tant el TERMCAT com l'IEC fan una molt bona feina en favor de la llengua catalana, però aquesta apel·lació a l'ús generalitzat per tal de justificar el canvi, fa una certa por (ja podrem dir "reflexar" per "reflectir", com fan la majoria de periodistes de la nostrada TV3? serà correcte "m'he donat compte"?). D'acord, en aquest cas es tracta d'un neologisme! Però ja ho era quan es va optar per la forma catalanitzada! I d'aquí ve un altre temor: la caducitat dels diccionaris! Com que el diccionari del DIEC es publica en línia, hi ha llistats de canvis bastant freqüents (vegeu les vint-i-dues pàgines d'esmenes del febrer de 2013 on s'accepta "blog"). Es pot matisar assenyalant que la majoria de canvis són de redactat i no de definició, però ¿caldrà estar constantment consultant els canvis per tal de no "fer faltes"? Tot plegat, "m'enerva" una mica (des del febrer, "enervar" ja té com a significat principal "posar nerviós" quan abans significava just el contrari).

De fet, tot i que la meva intenció inicial va ser la de portar la contrària, ja he canviat algunes etiquetes o categories del blog (ara diuen "Blogs" o "Sobre aquest blog"). I dat i debatut, raons filològiques a part, he pensat que la majoria d'habitants d'aquest planeta escriuen "blog" en el cercador quan busquen pàgines com aquesta. Ara, però, no em posaré a corregir tots els "blocs", i derivats, que han aparegut en els redactats!

Ah! I la fonètica? Els parlants de català oriental diran "blugué" o es decantaran per la pronúncia a l'anglesa (això sí amb l'erra final ben vibrant)?

diumenge, 7 d’abril del 2013

CiMs-CELLEX: un problema de quadrats


Si desconeixeu el significat del CiMs-CELLEX que apareix en el títol, podeu acudir a una altra entrada d'aquest blog: Les beques CiMs-CELLEX i una demostració trivial.

Em temo que els continguts de les proves per accedir a aquestes beques no es fan públics, cosa que seria desitjable per als possibles candidats de properes edicions. Alguns es podrien preparar millor els continguts que es demanen en el procés de selecció; d'altres, potser, descartarien la seva participació. De totes maneres, m'han arribat, a través del boca-orella, algun dels exercicis matemàtics proposats. Avui us presentaré, pel seu interès, un d'aquests problemes. Faig, però, dos advertiments previs: desconec el redactat exacte de la qüestió (és el que té el boca-orella) i, per altra banda, no feu clic immediatament en els enllaços que consten en el següent apartat (Enunciat(s) del problema) si voleu reflexionar-hi una mica, perquè la majoria inclouen la solució..




Enunciat(s) del problema

Més o menys, devia fer així:

El quadrat d'un nombre té quatre xifres. Les dues primeres són iguals i les dues darreres són iguals (perquè sigui més clar, podem dir que, a l'elevar el nombre al quadrat, resulta un nombre del tipus aabb).Quin és el nombre original i quant val el seu quadrat?

Sense entrar en valoracions de la seva oportunitat, la pregunta és escassament original, tot i que pot sorprendre als nostres estudiants de secundària. No he fet una cerca exhaustiva, però a la xarxa se'n poden trobar versions més literàries. En reprodueixo una, textualment:
Dos amigos, que saben muchas matemáticas, paseando tranquilamente por la calle observan un accidente y el coche se da a la fuga. No recuerdan la matrícula (de cuatro cifras) pero sí que las dos primeras cifras eran iguales, las dos últimas también eran iguales y que el número era un cuadrado perfecto. Con estos datos, ¿cómo pudieron reconstruir la matrícula?
(No utilizaron ordenadores ni calculadoras)
Aquesta darrera versió és de la Gacetilla matemática i la podeu llegir (atenció, com he indicat abans, si voleu dedicar una estona a pensar-hi, no feu, ara, clic en tots aquests enllaços perquè també contenen la solució) en La matrícula del coche. Un redactat semblant, en castellà i en eusquera, el teniu a La matrícula de mi coche o Nere automobilaren matrikulak (és el problema dos del pdf):
Nere automobilaren matrikulak daukan lau zifratako zenbakia karratu perfektu da, bere bi lehen zifrak berdinak dira eta azken biak berdinak dira ere. Zein da zenbakia?
I, per no cansar-vos, acabo amb aquest llistat de Problemas on també hi figura un enunciat semblant (amb el títol La matrícula i l'any 1998 com a data de la proposta).



Cliqueu si voleu accedir a la solució comentada (+/- Mostra/Oculta)

Eines i solució

El problema es pot resoldre, sense massa dificultat, per "força bruta". Proveu-ho, per exemple, en un full de càlcul, només cal que feu un llistat dels nombres del 32 al 99 (que són els que tenen quadrats de quatre xifres) i n'obtingueu els quadrats. Però suposo que això no és el que volien els examinadors!

Es pot arribar a la solució utilitzant algunes "eines" matemàtiques elementals i d'ús habitual quan es treballa amb problemes numèrics d'aquest tipus. En atenció als alumnes de secundària, ho aniré detallant.


1. Com es pot expressar algèbricament un nombre escrit en base 10?

Em permeto un exemple introductori en honor dels matemàtics Hardy i Ramanujan:

1729 = 1·1000 + 7·100 + 2· 10 + 9

Per tant, un nombre qualsevol xyzt es podrà escriure com 1000·x + 100·y  + 10·z + t.

I el nombre aabb del problema que ens ocupa serà: 1000·a + 100·a + 10·b + b


2. Utilitzem els criteris de divisibilitat

Amb la generalització de l'us de la calculadora, molts estudiants han deixat d'aplicar els criteris de divisibilitat i s'han passat al mètode d'"anem provant". Però, ara veureu la utilitat d'aquests criteris. Si operem l'expressió algèbrica del nostre quadrat:

n2 = 1000·a + 100·a + 10·b + b = 1100·a + 11·b = 11·(100·a + b)

Observem que 100·a + b és un nombre del tipus a0b que, a més, ha de ser múltiple d'11 ja que, si és un quadrat perfecte, n211·(100·a + b) = 112 · k2  (tornarem a utilitzar aquesta igualtat en l'apartat 4). Com que és un múltiple d'11, la suma de les xifres alternes a i b ha de ser 11 (repasseu el criteri de divisibilitat per 11). Per tant, ja tenim que:

 a + b = 11


3. En quines xifres pot acabar un quadrat perfecte?

El quadrat d'un nombre enter només pot acabar en 0, 1, 4, 5, 6 i 9. És impossible que l'últim dígit de n2 sigui 2, 3, 7 o 8 (per a més informació, vegeu, per exemple, Números cuadrados). Per tant, els possibles valors de b són:  0, 1,  4, 5, 6, 9. Com que, a més, sabem que a + b = 11. Les possibilitats que tenim són:

abn2 (aabb)a0ba0b/11
11  0absurd

101absurd

747744  704  64
65665560555
56556650646
29229920919


4. n2 ha de ser el producte de dos quadrats perfectes!

Ara és fàcil de calcular, després de tota aquesta garbellada, quin dels quatre nombres que ens resten (2299, 5566, 6655 i 7744) és el nostre quadrat. Si afinem una mica més, com que n2 és múltiple d'11 i la seva arrel quadrada és entera, ha de ser múltiple de 112 i d'un altre quadrat perfecte; és a dir, tornem-hi, n2 = 11· k2.
Si mireu la darrera columna de la taula anterior, 7744 = 112 · 82 és l'únic nombre que compleix el requisit, i  el nombre n és 11 · 8 = 88. Vet aquí la solució, 882 = 7744. Una estranya matrícula per a un cotxe!


Darreres observacions i agraïments

He intentat donar una explicació detallada perquè els raonaments que he utilitzat, tot i  ser elementals, de vegades són desconeguts i es poden aplicar en d'altres problemes. La llarga explicació  no hauria de donar la falsa impressió que l'enigma era llarg de resoldre. Un "solucionador" amb una certa pràctica i experiència hauria de fer tot el raonament anterior de forma ràpida i automàtica.

Els coneixements que hem hagut d'aplicar són propis de l'ensenyament secundari i els lectors més experts ho poden trobar trivial. Ni tan sols hem hagut d'utilitzar "armes de calibre mitjà" de la Teoria de nombres (verbigràcia, l'aritmètica modular i les congruències). Una altra cosa, és que aquest tipus d'exercicis no són massa freqüents a les aules.

Per acabar, vull fer palès el meu reconeixement a tots els estudiants de secundària que porten el seu interès per les matemàtiques uns mica més enllà del currículum i participen en iniciatives com aquesta de les beques CiMs-CELLEX. I en particular, agrair la informació dels continguts de les proves i del seu desenvolupament que m'han fet arribar alguns dels participants.

L'anumerisme de Homer Simpson

divendres, 29 de març del 2013

Més enllà de la tercera dimensió: l'hipercub (I)


Introducció

En l'entrada immediatament anterior a aquesta (Més enllà de la tercera dimensió: notes inicials) vaig avançar que, en la següent, parlaria de l'hipercub. Només començar a escriure ja se'm presenten problemes terminològics: per a alguns un hipercub és només un cub de quatre dimensions; d'altres, generalitzen el concepte i parlen d'hipercubs n-dimensionals o n-cubs (així l'hipercub de quatre dimensions és el 4-cub). Com que, ara per ara, els articles de les viquipèdies peninsulars fan tentines en aquest tema, us dono l'enllaç a la Wikipedia anglesa: Hypercube.

La confusió no acaba aquí, alguns anomenen tesseractis (teseracto, en castellà; o tesseract, en anglès) al 4-cub, per a d'altres, el tesseractis només és el desenvolupament tridimensional del cub (l'anàleg al desenvolupament pla d'un cub o 3-cub). El desenvolupament pla d'un cub està format per sis quadrats que doblegats en l'espai formen un cub; el desenvolupament del 4-cub consta de vuit cubs que plegats en un espai de quatre dimensions formen un hipercub.


Desenvolupament d'un 3-cub i d'un 4 cub (extret de Matemáticas en el instituto)


Una mica d'història i d'art

El matemàtic i escriptor anglès Charles Howard Hington (1853-1907) sembla ser el responsable d'anomenar tesseractis (tesseract) a l'hipercub. Va crear un mètode per tal que la gent aconseguís visualitzar la quarta dimensió i van córrer rumors que algú va embogir intentant-ho (espero que els meus escrits no provoquin els mateixos efectes). Posats a llegir sobre dimensions, prefereixo l'imprescindible Flatland: A Romance of Many Dimensions  d'Edwin Abbott Abbot (1838-1926). Però no comento res més del llibre d'Abbot que es mereix una entrada sencera.

Més recentment,el  pintor Salvador Dalí (1904-1989), intel·ligent i llest com era (va arribar a declarar per televisió: "Si fuera menos inteligente, pintaría mucho mejor"), fa una clara referència a un hipercub en una de les seves obres. Com que, a més, és un quadre molt adient per a un Divendres Sant, no me n'estic d'inserir-ne la imatge:

Cruxifixion o Corpus Hypercubus (Salvador Dalí, 1954)

Aquest quadre de Dalí, datat el 1954, es troba actualment en el Metropolitan Museum of Art (Nova York). En el sorprenent blog Turisme matemàtic en podreu trobar una referència (Hipercub dalinià a NY). Lògicament, l'artista no pinta un hipercub, sinó una representació bidimensional del desenvolupament tridimensional d'aquest cos! Per cert, la semblança d'aquesta creu amb la creu gaudiniana de quatre braços (coneguda també com a creu tridimensional) no sé si només és fruit de la casualitat.
  
I com a darrera referència artística podríem citar una pel·lícula: Cube 2: Hypercube (Sekula, 2002), però no l'he vista i en desconec la qualitat.


Proper lliurament de la sèrie

El meu propòsit inicial era incloure en aquest escrit una aproximació matemàtica a l'hipercub (euclidiana, cartesiana...); però, com que és tard i vol ploure (i això s'allargaria massa), ho deixo per a una propera entrada.

dilluns, 25 de març del 2013

Més enllà de la tercera dimensió: notes inicials


Introducció

En un comentari a l'article I les altres geometries?, un lector habitual del blog reconeixia la seva perplexitat quan s'havia d'enfrontar amb el concepte de dimensió: "(...) per a mi, la 4a dimensió ve a ser com la 3a Persona ST." Això de comparar una dimensió suplementària amb una de les persones de la Santíssima Trinitat (hi poso un enllaç per a aquells jovencells que poden confondre el dogma catòlic amb una illa del Carib), em va semblar ben trobat i vaig prometre que dedicaria una entrada al concepte de dimensió. Ai, no sabia pas què deia! Han passat els mesos, hi he anat pensant, una cosa porta a l'altra... i tinc idees i material per dedicar-hi, no unes quantes entrades, sinó un blog sencer o una obra enciclopèdica d'un estil semblant a aquella que Edward Gibbon va dedicar a la caiguda de l'Imperi Romà.

En la meva resposta al comentari, em vaig atrevir a insinuar que al meu interlocutor li podia dirigir aquelles mateixes paraules que, en la immortal obra de Shakespeare, Hamlet dirigeix a Horaci: "There are more things in heaven and earth, Horatio, than are dreamt of in your philosophy." I aquí, a més i des del punt de vista de les ciències exactes, que "una cosa" tingui existència terrenal o celestial no és una condició necessària perquè la puguem estudiar i estructurar matemàticament. Une altre assumpte, és que un sigui capaç de visualitzar el concepte. I ara demanaré el testimoni de Stephen Hawking! En el seu llibre Història del temps. del Big Bang als forats negres, traduït magníficament al català pel físic i escriptor David Jou, escriu:

Sovint resulta útil imaginar les quatre coordenades d'un esdeveniment com si especifiquéssim la seva posició en un espai quadridimensional denominat espai-temps. És impossible imaginar un espai quadridimensional anomenat espai-temps, o cap altre espai quadridimensional. Personalment, em resulta difícil fins i tot visualitzar espais tridimensionals!
Història del temps

Curiosament, un altre físic i matemàtic que ha treballat amb S. Hawking, Roger Penrose, ens sorprèn afirmant que ell si que ha pogut visualitzar la quarta dimensió (almenys així ho escriuen aquí, si hi feu clic no us perdeu els comentaris).


La paraula dimensió és polisèmica!

Si hem de moblar una habitació i parlem de les dimensions que ha de tenir l'armari, no hi ha polisèmia que valgui! Tothom entén que donant tres nombres i on el posarem, ja ens podem fer una idea de com quedarà aquest moble en l'habitatge i si disposarem de gaire espai lliure per fer acrobàcies. Ah! però quan utilitzem aquesta paraula em matemàtiques o física, o el context ens dóna una pista o hem d'especificar molt bé de què estem parlant (vegeu, per exemple, l'entrada dimensió a Viquipèdia). Estem acostumats a parlar de les tres dimensions de l'espai físic, però les dimensions d'aquest "espai" són discutilbles i discutides. Hi ha algunes teories físiques actuals que parlen d'un univers hologràfic de dues dimensions (i nosaltres ens il·lusionem amb la tercera!), hi ha l'espai més clàssic de tres dimensions que a Kant (a priori) l'encantava, tenim les quatre dimensions de l'espai-temps relativístic, i ens meravellem de les 10 o les 26 dimensions de la teoria de cordes. Però no cal preocupar-se, en les versions més habituals d'aquesta darrera teoria, les dimensions suplementàries estan "cargolades" i per això no les detectem! Us deixo amb el primer vídeo de la sèrie 10 Dimensions Universe (Explanation) per tal que comenceu a fer bullir l'olla:





Si deixem els conills que els físics teòrics es treuen del barret,  dit això amb tot el respecte, i tornem a les matemàtiques, aquí no cal ni que les dimensions siguin enteres! (vegeu dimensió fractal). A més, per exemple, en anàlisi matemàtica, en càlcul vectorial, o en general  en àlgebra lineal, és habitual anar més enllà de les tres dimensions. De fet,  no cal imaginar-se les dimensions com quelcom físic: quan intento, generalment de forma poc reeixida, que els meus alumnes deixin de relacionar els vectors amb el pla o amb l'espai, els proposo que construeixin un vector amb les seves qualificacions i així obtenen un vector d'uns deu o onze components (un per a cada assignatura).

Sento que algú em diu "Alto! Estàs fent trampes! Nosaltres volíem que ens  parlessis de quatre o més dimensions geomètriques i ens surts amb tirallongues d'onze nombres i dimensions recargolades que no podem veure!" No patiu que en la propera entrada parlaré de la quarta dimensió "geomètrica" i intentarem acostar-nos a la visualització d'un hipercub (el cos equivalent a un cub, però en quatre dimensions!)

diumenge, 17 de març del 2013

Saltem! Del dia de Pi al Cangur 2013


1. El dia de Pi

El passat dijous m'hagués agradat dedicar algun breu escrit al Dia de Pi, però a la feina estàvem acabant el trimestre i els tancaments d'avaluació de secundària no són els millors moments per a la creativitat ni per a la lírica. Per als llecs en els calendaris cerimonials matemàtics, comentaré que el 14 de març —mig en broma— se celebra el Dia de Pi perquè, tal com s'indiquen les dates als Estats Units (mes/dia/any), 3/14 coincideix amb els tres primers dígits de Pi. El Senyor Pi em sabrà perdonar si té a bé considerar els molts escrits que ja li he dedicat (vegeu, per exemple, El dia de Pi (III). Posem-hi música).

D'altres, més destres, li van fer els honors que es mereix. Em permeto recomanar-vos tres enllaços:

L'algorisme de Chudnovsky

A Gaussianos, el meu web de capçalera, ens van parlar de l'algorisme dels germans Chudnovsky per calcular decimals del nombre Pi (El algoritmo de Chudnovsky, o cómo se calculan los decimales de Pi en el siglo XXI). Aquest impressionant algorisme permet calcular catorze decimals exactes d'aquest nombre irracional en cada "iteració" (sóc conscient que aquí utilitzo "iteració" en un sentit no massa rigorós). Ja havia explicat alguns mètodes de càlcul dels decimals de Pi en Com es poden calcular els decimals de Pi? i en El dia de Pi (II). El determinisme de l'atzar, però la potència del mètode dels Chudnovsky deixa enrera la majoria dels mètodes dels quals he parlat (que d'altra banda, són més fàcils de justificar teòricament).

Algunes propostes per al dia de Pi

A microsiervos adopten un to més festiu i, després de proposar algunes boges activitats per al dia de Pi (¡Feliz día de pi!), ens indiquen com podem aproximar Pi amb bales (de les de jugar! d'aquelles que en castellà en diuen "canicas" i a La Garriga, "caliues").

I que no falti la música!

Sense demanar perdó als melòmans, El espejo lúdico ens proposa una cançó a Feliz día de PI.

Per acabar aquest apartat, jo sí que demano perdó, si els he ofès en alguna cosa, als creients en Tau (The Tau Manifesto) que els heretges, corrent majoritari, coneixem com 'dosPi'.  


2. La Prova Cangur 2013

I fent un saltet, de cangur i de set dies, anem del Dia de Pi al dijous 21 de març que celebrarem a casa nostra la Prova Cangur. Com que d'aquesta  festa de les matemàtiques  n'he escrit a bastament en aquest bloc (o blog), us emplaço a que, si la desconeixeu, cliqueu en la categoria Cangur  per informar-vos, si us plau.

Cartell del Cangur 2013

Ah! i deixeu-me dir als milers d'alumnes de 2n cicle d'ESO i de Batxillerat de Catalunya que hi participaran: passeu-vos-ho bé! I si encara voleu fer una mica d'entrenament per a la prova, recordeu que en el web del Cangur hi ha, a part de les preguntes i solucions d'altres edicions, unes variades Propostes diverses per tal de practicar el raonament matemàtic.