Todo sobre los patrones - Lower Hudson Regional Information Center
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Todo sobre los patrones Matemáticas en la vida diaria Un árbol genealógico Aunque una abeja obrera tiene dos progenitores, los zánganos sólo tienen un progenitor hembra. El árbol genealógico de un zángano revela un patrón de números interesante. M 1 zángano H 1 progenitor H M H M 2 “abuelos” M H H M H H H M M H 3 “bisabuelos” H H M H 5 “tatarabuelos” 8 “antepasados” El número de abejas de las generaciones: 1, 1, 2, 3, 5, 8, y así sucesivamente, forman una lista de números famosa, conocida como sucesión de Fibonacci. Piensa al respecto ¿Puedes hallar un patrón en el árbol genealógico o en la lista de números que te ayude a encontrar los dos o tres números siguientes de la sucesión de Fibonacci? Carta a la familia Estimados alumno(a) y familiares: Nuestra clase de matemáticas comienza un año muy emocionante. No se preocupen, las matemáticas son más que sumar y restar números y han sido llamadas "la ciencia de los patrones". Una herramienta importante en matemáticas es el aprender a reconocer, describir y usar patrones para hacer predicciones. Primero, veamos el patrón que sigue el triángulo de Pascal, un número de triángulos que contiene muchos patrones. 1 1 1 1 2 1 1 3 3 1 1 4 6 4 1 1 5 10 10 5 1 ¿Pueden describir algún patrón en el triángulo? ¿Pueden predecir los números de la siguiente fila del triángulo? No se preocupen si no pueden identificar ningún patrón porque vamos a aprender muchas cosas acerca de este triángulo en las siguientes clases. También aprenderemos a identificar patrones de figuras. Por ejemplo, la superficie del panal que se observa como fondo de esta página, está formada por un patrón de hexágonos sin yuxtaposiciones entre ellos. ¿Pueden formar un patrón similar con cuadrados o con triángulos? Vocabulario Aprenderán acerca de estos términos nuevos: ángulo polígono cóncavo simetría lineal orden de las operaciones polígono polígono regular sucesión término desigualdad del triángulo vértice ¿Qué pueden hacer en el hogar? Durante las siguientes semanas, es posible que su hijo(a) muestre interés en patrones y reglas. Háganle preguntas sobre patrones y reglas que puede encontrar en su vida cotidiana, como por ejemplo, el cálculo de la distancia a la que ocurre un rayo: Cuenten el número de segundos que transcurren entre el momento en que se ve el rayo y el momento en que ocurre el trueno, y dividan el resultado entre 5. impactmath.com/family_letter 3 Busca patrones ¡Hay patrones por doquier! Puedes verlos en el papel tapiz, en telas, en edificios, en flores y en insectos. Puedes oírlos en la música y en las letras de canciones y aun en el sonido de la voz de una persona. Puedes seguirlos para tomar un autobús o un tren o para ubicar una tienda con cierta dirección. Los patrones forman una parte importante de las matemáticas. Los ves cada vez que lees un número, ejecutas una operación matemática, interpretas una gráfica o identificas una figura. En esta lección vas a buscar, describir y extender varios patrones. Explora En este diagrama, debes empezar en el “Comienzo” y trazar una senda a cualquiera de las letras guiándote por las flechas. Comienzo A C ¿Cuántas sendas distintas hay entre el Comienzo y A? Descríbelas. ¿Cuántas sendas distintas hay entre el Comienzo y D? Descríbelas. F J B D G K E H L I M N ¿Cuántas sendas distintas hay entre el Comienzo y G? Descríbelas. Hay cuatro sendas entre el Comienzo y K. Descríbelas. Agrega otra fila de círculos a una copia de este diagrama, guiándote por el patrón de flechas y letras. ¿Cuántas sendas distintas hay entre el Comienzo y S? Descríbelas. En otra copia del diagrama, sustituye cada letra por el número de sendas entre el Comienzo y dicha letra. Por ejemplo, reemplaza A por 1 y K por 4. El triángulo de números que acabas de obtener es bastante conocido. En la Investigación 1, vas a aprender más sobre él y los patrones que contiene. 4 CAPÍTULO 1 Todo sobre los patrones Investigación 1 El triángulo de Pascal y las sucesiones El triángulo numérico que obtuviste en la actividad Explora ha fascinado a los matemáticos durante siglos debido a los numerosos patrones que contiene. Los matemáticos chinos y musulmanes lo estudiaron ya en 1100 d.C. Blaise Pascal, un matemático francés que lo estudió en 1653, lo llamó triángulo aritmético. En su honor, ahora se conoce como el triángulo de Pascal. Serie de problemas A A continuación se muestra una copia del diagrama que obtuviste en la actividad Explora. Se ha sustituido la palabra “Comienzo” por el número 1 y se han vuelto a rotular las filas. 1 El triángulo numérico tal como aparece en El precioso espejo de los cuatro elementos escrito por el matemático chino Chu Shih-Chieh en 1303. 1 1 1 1 1 3 4 5 1 2 1 3 6 10 1 4 10 1 5 1 Fila 0 Fila 1 Fila 2 Fila 3 Fila 4 Fila 5 Este triángulo contiene numerosos patrones. Por ejemplo, da lo mismo si una fila se lee de izquierda a derecha que de derecha a izquierda. 1. Describe tantos patrones de este triángulo como te sea posible. 2. Para añadir más filas al triángulo, podrías contar sendas como lo hiciste en la actividad, pero esto tomaría mucho tiempo. Más bien, usa algunos de los patrones que hallaste en el Ejercicio 1 para dar con la fila 7. Tal vez no puedas deducir todos los números, pero completa todos los que puedas. 3. Una manera de agregar más filas al triángulo es considerando la relación entre cada número y los dos sobre él, a la izquierda y a la derecha. Examina los números de las filas 3 y 4. Encuentra una regla que te permita hallar los números de la fila 4, a partir de los de la fila 3. ¿Funciona la regla para otras filas del triángulo? 4. Usa la regla del Ejercicio 3 para completar el triángulo hasta la fila 9. LECCIÓN 1.1 Busca patrones 5 El triángulo de Pascal posee muchos patrones interesantes. Tal vez hayas trabajado con otros patrones en forma de acertijos como los siguientes: Completa lo siguiente. Acertijo A: 2, 5, 8, 11, __, __, __ Acertijo B: 16, 8, 4, 2, __, __, __ Acertijo C: 3, 2, 3, 2, __, __, __ Acertijo D: ★, ✻, ★, ✻, __, __, __ V O C A B U L A R I O sucesión término Para resolver estos acertijos, necesitas hallar un patrón en la parte conocida de la lista y luego usarlo en la deducción de los términos siguientes. Listas ordenadas como éstas se llaman sucesiones y cada artículo en una sucesión se llama término. A los términos también se les llama etapas. & Piensa comenta Considera el Acertijo A. Describe una regla que puedas usar para ir de un término al siguiente. 2, 5, 8, 11, __, __, __ Según tu regla, ¿cuáles son los tres términos siguientes? Ahora estudia el Acertijo B. Describe el patrón que halles. 16, 8, 4, 2, __, __, __ Según tu patrón, ¿cuáles son los tres términos siguientes? ¿Qué patrón ves en el Acertijo C: 3, 2, 3, 2, __, __, __? Según tu patrón, ¿cuáles son los tres términos siguientes? Las sucesiones no siempre son numéricas. Examina, por ejemplo, el Acertijo D. ★, ✻, ★, ✻, __, __, __ Describe el patrón y obtén los tres términos siguientes. En los Acertijos A y B, cada término se halla aplicando una regla al término anterior. En los Acertijos C y D, los términos siguen un patrón repetitivo. En el siguiente problema, vas a estudiar sucesiones de ambos tipos. 6 CAPÍTULO 1 Todo sobre los patrones M AT E R I A L E S • mondadientes (opcional) • fichas (opcional) Serie de problemas 1. B Las sucesiones de las Partes a hasta la e siguen un patrón repetitivo. Halla los tres términos, o etapas, siguientes de cada sucesión. a. b. 3, 6, 9, 3, 6, 9, 3, 6, . . . c. d. 7, 1, 1, 7, 1, 1, 7, 1, 1, . . . 1 2 1 2 1 2 e. 2, 3, 2, 3, 2, 3, 2. ... En las Partes a hasta la e, cada término de la sucesión se halla aplicando una regla al término anterior. Halla los tres términos siguientes de cada sucesión. a. 3, 6, 9, 12, . . . b. c. 100, 98.5, 97, . . . d. 3, 5, 8, 12, . . . 1 1 1 1 e. 2, 3, 4, 5, ... LECCIÓN 1.1 Busca patrones 7 3. A continuación se dan dos sucesiones, una construida con mondadientes y la otra con fichas. Tú y tu compañero deben elegir una de las sucesiones. Responde las Partes a hasta la c por tu cuenta, usando la sucesión que elegiste. Sucesión A Sucesión B 4. 5. Datos de Halla o dibuja los tres términos siguientes de tu sucesión. b. ¿Cuántos mondadientes o fichas habrá en el décimo término? Compruébalo hallando o dibujando este término. c. Encuentra una sucesión numérica que dé el número de mondadientes o fichas en cada término de tu patrón. d. Compara tus respuestas a las partes anteriores con las de tu compañero. ¿En qué se parecen? ¿En qué difieren? Describe el patrón de cada sucesión numérica y úsalo para completar los términos que faltan. a. 5, 12, 19, 26, __, __, __ b. 0, 9, 18, 27, __, __, __ c. 125, 250, __, 1,000, __, __, 8,000 d. 1, 0.1, __, 0.001, __, 0.00001, __ e. 4, 6, 9, 11, 14, 16, 19, __, __, __ Considera esta sucesión de símbolos: , , , , , , , , , , , , , , , . . . interés Los símbolos del Ejercicio 5 son letras del alfabeto griego. es la letra delta y es la letra omega. Las letras griegas se usan con frecuencia en física y en matemática avanzada. 8 CAPÍTULO 1 a. a. Si este patrón repetitivo continúa indefinidamente, ¿cuáles son los seis términos siguientes? b. ¿Cuál es el trigésimo término? c. ¿Cómo podrías hallar el centésimo término sin tener que dibujar 100 símbolos? ¿Cuál es dicho término? Todo sobre los patrones 6. Datos de interés Los números de Fibonacci (es decir, los números de la sucesión) pueden verse en la disposición de hojas y flores de algunas plantas y en las escamas de los conos y en las piñas. La siguiente sucesión se conoce con el nombre de sucesión de Fibonacci en honor del matemático que la descubrió. Es una sucesión interesante porque se manifiesta a menudo en la naturaleza y en productos manufacturados. 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, . . . a. Estudia esta sucesión detenidamente para ver si puedes descubrir su patrón. Da los tres términos siguientes. b. Da instrucciones para continuar la sucesión de Fibonacci. & Comparte resume 1. A continuación se muestra nuevamente el diagrama de la actividad Explora de la página 4. ¿Cómo se relacionan los números del triángulo de Pascal con el número de sendas entre el Comienzo y cada una de las letras? Comienzo A C F J B D G K E H L I M N 2. Ya descubriste que cada número del triángulo de Pascal es la suma de los dos números encima de él. Explica lo que esto significa en términos del número de sendas que terminan en una letra dada del diagrama anterior. 3. Describe algunas estrategias que usas al buscar un patrón en una sucesión. LECCIÓN 1.1 Busca patrones 9 Ejercicios por tu cuenta & aplica Practica 1. He aquí algunas de las primeras filas del triángulo de Pascal: 1 1 1 1 2. Fila 0 Fila 1 Fila 2 Fila 3 1 2 3 1 3 1 a. ¿Cuántos números hay en cada fila? b. ¿Cuántos hay en la fila 4? ¿En la 5? ¿En la 6? c. Si te dan el número de una fila, ¿cómo puedes determinar cuántos números hay en ella? d. En algunas filas cada número aparece dos veces. Otras poseen un número central que sólo aparece una vez. ¿Tendrá número central la décima fila? ¿La novena? ¿Cómo lo sabes? El número central de cierta fila del triángulo de Pascal es 252 y el número a su derecha es 210. ... ? ? ? ? 252 210 ? ? ? ... a. ¿Cuál es el número a la izquierda del número central? ¿Cómo lo sabes? b. ¿Cuál es el número central dos filas más abajo? ¿Cómo lo sabes? Describe el patrón de cada sucesión y úsalo para hallar sus tres términos siguientes. 3. 3, 12, 48, 192, __, __, __ 4. 0.1, 0.4, 0.7, 1.0, __, __, __ 5. 2, 5, 4, 7, 6, 9, __, __, __ 6. , , , , , , , , , __, __, __ 7. 5, 4, 3, 2, 8. a, c, e, g, __, __, __ __, __, __ Datos de interés En matemáticas, el símbolo denota cuánto cambia una cantidad, mientras que denota infinito. 10 C A P Í T U L O 1 Todo sobre los patrones impactmath.com/self_check_quiz & amplía Conecta 9. Algunos patrones del triángulo de Pascal aparecen de improviso. Examina, por ejemplo, el patrón de las sumas de las filas. 1 1 1 4 1 5 10. 1 3 10 1 1 4 1 5 1 Fila 0 Fila 1 Fila 2 suma 1 suma 2 suma 4 a. Halla la suma de cada fila que se muestra en el Ejercicio 9. b. Describe el patrón de las sumas de las filas. El siguiente patrón supone dos filas de números. Si se continuase el patrón, ¿qué número aparecería a la derecha de 98? Explica cómo lo sabes. 1 11. 1 3 10 1 2 6 3 2 4 6 5 7 9 8 12 11 10 13 15 14 16 18 17 Examina este patrón de números. Si se continuara, ¿qué número aparecería debajo de 100? 10 5 11 2 6 12 1 3 7 13 4 8 14 9 15 LECCIÓN 1.1 16 Busca patrones 11 12. Tal vez necesites trazar estas figuras en papel cuadriculado. a. Halla el término siguiente de esta sucesión. Término 1 b. Cuadrados en la fila inferior 1 3 c. Estudia detenidamente tu tabla. Describe el patrón de números en la segunda columna y úsalo para extender y mostrar el número de cuadrados en las filas inferiores de los términos quinto y sexto. d. Estima el número de cuadrados en la fila inferior del trigésimo término. e. Ahora haz una tabla en que muestres el número total de cuadrados en cada uno de los cinco primeros términos. Término 1 2 3 4 5 En t u s propias palabras 12 C A P Í T U L O 1 Término 3 Esta tabla muestra el número de cuadrados en las filas inferiores de los dos primeros términos. Copia y completa la tabla para mostrar el número de cuadrados en las filas inferiores de los dos términos siguientes. Término 1 2 3 4 ¿Qué son los patrones? ¿Tiene patrón cada sucesión numérica? ¿Es toda sucesión de figuras un patrón? Explica. Término 2 f. Número total de cuadrados 1 4 Busca un patrón en la tabla anterior y úsalo para estimar el número total de cuadrados del décimo término. Todo sobre los patrones 13. Imagina que hay una hormiga parada en el cuadrado marcado con la A en este cuadriculado. La hormiga puede moverse horizontal o verticalmente, un cuadrado a la vez. A Repaso mixto Recuerda Escribir un número en forma estándar significa escribirlo usando dígitos. Por ejemplo, la forma estándar de diecisiete es 17. a. En una copia de este cuadriculado, colorea cada cuadrado, salvo el central, según el número mínimo de cuadrados que necesite la hormiga para llegar a él. Usa un color para los cuadrados que están a un cuadrado de distancia, otro color para los que se hallan a dos cuadrados de distancia, etc. b. ¿Qué figuras forman los cuadrados del mismo color? ¿Cuántos cuadrados del mismo color hay? ¿Qué otros patrones notas? Halla cada suma o resta sin calculadora. 14. 5,853 788 17. Escribe treinta y dos mil quinientos sesenta y tres en forma estándar. 18. Escribe catorce millones trescientos dos mil dos en forma estándar. 19. Escribe 324 en palabras. 15. 1,054 1,492 20. 16. 47,745 2,943 Escribe 12,640 en palabras. 21. Geometría Imagina que tienes 12 mosaicos cuadrados, con lados de una pulgada de largo cada uno. a. 1 pulg ¿De cuántas maneras distintas puedes usar los 12 mosaicos para hacer un rectángulo? Bosquéjalos todos. 1 pulg b. ¿Cuál de estos rectángulos tiene el máximo perímetro? ¿Cuál es este perímetro? c. ¿Cuál de estos rectángulos tiene el mínimo perímetro? ¿Cuál es este perímetro? Recuerda El perímetro de una figura es la longitud de su contorno. LECCIÓN 1.1 Busca patrones 13 Sigue las reglas Jing trazó un rectángulo y escribió una regla para generar una sucesión de figuras que comienzan con su rectángulo. Rectángulo inicial: Regla: Traza un rectángulo cuyo tamaño sea el doble del anterior. Siguiendo la regla, Caroline trazó esta sucesión: Jahmal siguió la regla y obtuvo esta sucesión: & Piensa comenta ¿Pueden ser correctas las dos sucesiones? Explica. Rosita también siguió la regla de Jing, pero su sucesión fue diferente a la de Caroline y a la de Jahmal. ¿A qué pudiera parecerse la sucesión de Rosita? Reescribe la regla de modo que la sucesión de Caroline sea la correcta, pero no la de Jahmal. Trata de que tu regla sea lo más específica posible de manera que cualquiera que la siga obtenga la sucesión que obtuvo Caroline. 14 C A P Í T U L O 1 Todo sobre los patrones Investigación 1 Sucesiones y reglas Ya has visto cómo tres alumnos siguieron la misma regla y, sin embargo, obtuvieron tres sucesiones distintas. Esto se debe a la ambigüedad de la regla de Jing, la cual se puede interpretar de diversas maneras. Tanto en matemáticas como en la vida cotidiana, a menudo es importante estipular las reglas de modo que todos obtengan el mismo resultado. Serie de problemas A 1. Inventa una sucesión de figuras en que cada una de ellas pueda obtenerse aplicando una regla a la figura anterior. Traza la primera figura de la sucesión en una hoja de papel en blanco y escribe la regla. Trata de que ésta sea lo más específica posible de manera que cualquiera que la siga obtenga la sucesión que tienes en mente. 2. Intercambia figuras y reglas con tu compañero(a). Sigue su regla y traza las tres figuras siguientes de la sucesión. 3. Compara la sucesión que trazaste en el ejercicio 2 con la sucesión original de tu compañero. ¿Son iguales? Si no es así, describe sus diferencias y por qué son diferentes. Si es ambigua tu regla o la de tu compañero(a), trabajen juntos para hacerlas más específicas. A menudo se usan reglas para describir la relación entre dos cantidades. Por ejemplo, cierta regla pudiera indicarte cómo calcular una cantidad a partir de otra. E J E M P L O La dosis de adulto de un remedio para el resfrío es de 2 onzas. La dosis para un niño menor de 12 años puede calcularse usando esta regla: Divida la edad del niño entre 12 y multiplique el resultado por 2 onzas. Esta regla te indica la relación entre la dosis infantil y la edad del niño. Si conoces la edad del niño, puedes usar la regla para calcular la dosis. Por ejemplo, la dosis para un niño de 3 años es: dosis 3 12 2 onzas 0.25 2 onzas 0.5 onzas LECCIÓN 1.2 Sigue las reglas 15 En la siguiente Serie de problemas vas a estudiar algunas reglas comunes para hallar una cantidad a partir de otra. Serie de problemas 1. B Puedes usar esta regla para estimar la distancia en millas al lugar en que cayó un rayo. Cuenta los segundos entre ver el resplandor del relámpago y oír el trueno y luego divide entre 5. Usa esta regla para estimar la distancia al lugar en que cayó un rayo si contaste 15 segundos entre el resplandor y el trueno. 2. Datos de La abuela de Hannah usa la siguiente receta para calcular las cucharadas de té que debe poner en su tetera: Use una cucharada por persona y luego añada una cucharada. interés Se cree que se comenzó a beber té hace más de 5000 años en China. El té helado se introdujo sólo en 1904, en la feria mundial de St. Louis, cuando un inglés llamado Richard Blechynden le puso hielo al ver que nadie se lo compraba. 3. a. ¿Cuántas cucharadas de té debe usar la abuela de Hannah para cuatro personas? b. El abuelo de Hannah piensa que esta receta produce un té muy fuerte. Halla una receta que le guste. c. Usando la receta de la Parte b, ¿cuántas cucharadas de té se necesitan para cuatro personas? d. A Amy, una prima de Hannah, le gusta el té aun más cargado de lo que le gusta a la abuela de Hannah. Halla una receta que le pudiera gustar a Amy y úsala para calcular las cucharadas de té que se necesitan para cuatro personas. En un recetario aparece la siguiente receta para cocinar carne de res: Cocínese por 20 minutos a 475°F. Luego bájese el fuego a 375°F y cocínese durante 15 minutos por libra. Si le gusta la carne poco asada, retírela del horno. Si le gusta a punto, cocínela por 7 minutos más. Si le gusta bien cocida, cocínela por 14 minutos más. Si la carne te gusta a punto, ¿cuál es el tiempo de cocción total de un rosbif de 4 libras? 16 C A P Í T U L O 1 Todo sobre los patrones Las reglas de la Serie de problemas B son muy sencillas. Muchas reglas hacen uso de cálculos más complicados. Si no necesitas un valor exacto, a veces puedes usar una regla más sencilla en las estimaciones. Serie de problemas 1. C Con la siguiente regla puedes convertir temperaturas en grados centígrados (°C) a grados Fahrenheit (°F): Multiplica los grados centígrados por 1.8 y suma 32. 212°F 100°C 194 90 176 80 158 70 140 60 122 50 104 40 86 30 68 20 50 10 32°F 0°C 14 10 Copia y completa esta tabla en que mostrarás las temperaturas en grados centígrados y sus equivalentes en Fahrenheit. 2. Grados centígrados 0 10 20 30 40 50 Grados Fahrenheit 32 50 La familia López pasó sus vacaciones de verano en Canadá. La Sra. López usó esta regla para convertir grados centígrados en grados Fahrenheit. Multiplica los grados centígrados por 1.8 y suma 32. Esta regla facilita los cálculos mentales, pero sólo proporciona una aproximación a los grados Fahrenheit mismos. a. Completa esta tabla que da las temperaturas aproximadas en grados Fahrenheit para las temperaturas en grados centígrados dadas. Grados centígrados 0 10 20 30 40 50 Grados Fahrenheit aproximados 30 50 b. ¿En qué temperatura en grados centígrados coinciden las dos reglas anteriores? c. ¿Para cuál temperatura de la tabla, en grados centígrados, la regla de la Sra. López da una temperatura en Fahrenheit que es demasiado alta? LECCIÓN 1.2 Sigue las reglas 17 3. 4. Un día la familia López voló de Toronto, cuya temperatura era de 37°C, a Winnipeg, donde la temperatura era de 23°C. a. Usa la regla del Ejercicio 1 para calcular las temperaturas exactas en Fahrenheit de ambas ciudades. b. Usa la regla de la Sra. López (Ejercicio 2) para calcular las temperaturas aproximadas en Fahrenheit de ambas ciudades. c. ¿Para cuál de las ciudades fue más precisa la regla de la Sra. López? Lee nuevamente las respuestas a los Ejercicios 2 y 3. ¿Qué pasa con la aproximación conforme aumentan los grados centígrados? Toronto, capital de la provincia de Ontario. & Comparte resume 1. A continuación se muestran el primer término y la regla de una sucesión. Primer término: 20 Regla: Escribe el número que, en la recta numérica, está a dos unidades del anterior. a. Da los primeros términos de dos sucesiones que cumplen con esta regla. b. Reescribe la regla de modo que sólo una de estas sucesiones sea la correcta. 2. En el mercado de la esquina venden bananas a 49¢ la libra. Escribe una regla para calcular lo que cuesta un racimo de bananas. 18 C A P Í T U L O 1 Todo sobre los patrones Investigación 2 El orden de las operaciones Una convención es una regla que se ha decidido aceptar porque es útil o conveniente hacerlo así. Son convenciones las reglas “Al manejar, manténgase a la derecha” y “En el supermercado, haga cola para pagar”. Datos de interés Las convenciones no son inmutables, como lo es la ley física “Al soltar un objeto, éste cae al suelo”. La gente puede ponerse de acuerdo para cambiar una convención y hacer algo diferente. La lectura de una página de izquierda a derecha es una convención que los hispanohablantes han adoptado. Cuando lees la oración “el perro muerde al niño”, sabes que primero debes leer “el perro”, luego “muerde” y luego “al niño”, en vez de “el niño muerde al perro”. No todos los lenguajes siguen esta convención. El hebreo, por ejemplo, se lee de derecha a izquierda y el japonés se lee de arriba abajo de izquierda a derecha. Para trabajar en matemáticas, debes saber cómo leer las expresiones matemáticas. Por ejemplo, ¿cómo leerías esta expresión? 537 Hay varias posibilidades: • De izquierda a derecha: Suma 5 y 3, lo que da 8, y luego multiplica por 7, lo que da 56. • De derecha a izquierda: Multiplica 7 por 3, lo que da 21, y luego suma 5, lo que da 26. • Multiplica y luego suma: Multiplica 3 por 7, lo que da 21, y luego suma 5, lo que da 26. V O C A B U L A R I O orden de las operaciones Para poder comunicarse en matemática, la gente sigue una convención en la lectura y evaluación de expresiones. Dicha convención, llamada orden de las operaciones nos indica que las expresiones deben evaluarse en el siguiente orden: • Evalúa las expresiones en paréntesis. • Multiplica y divide de izquierda a derecha. • Suma y resta de izquierda a derecha. Para evaluar 5 3 7, primero multiplicas y luego sumas: Recuerda Evaluar una expresión matemática significa calcular su valor. 5 3 7 5 21 26 Si quieres indicar que la suma debe hacerse primero, debes usar paréntesis: (5 3) 7 8 7 56 LECCIÓN 1.2 Sigue las reglas 19 E J E M P L O Estos cálculos siguen el orden de las operaciones: 15 3 4 15 12 3 1 4 (2 3) 1 4 5 1 20 21 3621331615 Otra convención matemática guarda relación con los símbolos que se usan para indicar multiplicación. Ya conoces el símbolo . Un asterisco o un punto pequeño entre dos números también indica esta operación. Así, cada una de las siguientes expresiones significa “tres por cuatro”: 34 34 Serie de problemas 3*4 D Usa el orden de las operaciones en los Ejercicios 1 al 4 para averiguar si las expresiones son iguales. 20 C A P Í T U L O 1 1. 846 (8 4) 6 8 (4 6) 2. 2846 (2 8) (4 6) 2 (8 4) 6 3. (10 4) 2 10 (4 * 2) 10 4 * 2 4. 24 6 * 2 (24 6) 2 24 (6 2) 5. Inventa una expresión matemática con un mínimo de tres operaciones y calcula su valor. Luego escríbela en una hoja de papel aparte e intercambia expresiones con tu compañero. Evalúa la expresión de tu compañero y haz que éste revise tu resultado. 6. La mayoría de las calculadoras modernas siguen el orden de las operaciones. a. Usa tu calculadora para calcular 2 3 4. ¿Cuál es el resultado? ¿Siguió tu calculadora el orden de las operaciones? b. Usa tu calculadora para calcular 1 4 2 3. ¿Cuál es el resultado? ¿Siguió tu calculadora el orden de las operaciones? Todo sobre los patrones Serie de problemas E El Sr. Conte es usuario de electricidad y gas de la Smallville Power Company. La empresa usa la siguiente regla para calcular la cuenta de un cliente: Cóbrese 12.05 centavos por kilovatio-hora (kvh) de electricidad consumido y 65.7 centavos por termia de gas usada. 1. Este mes la casa del Sr. Conte consumió 726 unidades de electricidad y 51.7 unidades de gas. ¿Cuánto es el monto de su cuenta? Da tu respuesta en dólares y centavos. 2. Al descomponerse el sistema de computadoras Smallville Power, los empleados tuvieron que usar calculadoras para determinar los montos de las cuentas. Las calculadoras no usan el orden de las operaciones, sino que evalúan las operaciones en el orden en que éstas se ingresan. Para calcular el monto de la cuenta del Sr. Conte, el empleado ingresó la expresión siguiente. ¿Dará esto el resultado correcto? ¿Dará menos? ¿Más? Explica. 726 12.05 51.7 65.7 3. Supón que, en cambio, el empleado ingresó la expresión siguiente. ¿Dará esto el resultado correcto? ¿Dará más? ¿Menos? Explica. 12.05 726 65.7 51.7 LECCIÓN 1.2 Sigue las reglas 21 La barra de fracciones se usa para indicar división. Por ejemplo, las siguientes expresiones significan “divide 10 entre 2” o “10 dividido entre 2”: 120 10 2 La barra de fracciones se usa a veces en expresiones más complicadas: 2 3 44 En expresiones como ésta, la barra no sólo significa “divide”, sino que también sirve de símbolo de agrupamiento, agrupando los números y operaciones encima de la barra y los que están debajo de ella. Es como si las expresiones encima y debajo de la barra estuvieran encerradas en paréntesis. 2 3 La expresión 4 4 significa “Suma 2 y 3, luego suma 4 y 4 y divide los resultados”, de modo que la expresión es 58, ó 0.625. Esta lista más completa del orden de las operaciones incluye la barra de fracciones: • Evalúa las expresiones dentro de paréntesis, así como las que aparecen encima y debajo de barras de fracciones. • Multiplica y divide de izquierda a derecha. • Suma y resta de izquierda a derecha. Serie de problemas F Calcula el valor de cada expresión. 2 2 1. 11 3. 2. 2 2 11 Tu calculadora no tiene la barra de fracciones como símbolo de agrupamiento, así que debes tener cuidado al ingresar expresiones 2 2 como 1 1. a. b. ¿Qué resultado da tu calculadora si ingresas 2 2/1 1 (ó 2 2 1 1)? ¿Puedes explicar por qué obtuviste tal resultado? 2 2 ¿Qué deberías ingresar para evaluar 1 1? & Comparte resume ¿Por qué es importante aprender las convenciones matemáticas como, por ejemplo, el orden de las operaciones? 22 C A P Í T U L O 1 Todo sobre los patrones Ejercicios por tu cuenta & aplica Practica Usa el primer término y la regla dada para generar una sucesión. Determina si tu sucesión es la única posible. Si no es así, da otra sucesión que cumpla con la regla. 1. Primer término: 40 Regla: Divide el término anterior entre 2. 2. Primer término: Regla: Dibuja una figura con un lado más que los de la anterior. 3. Comenzando con una figura geométrica cerrada cuyos lados son segmentos de recta, puedes usar esta regla para crear un diseño. Ubica el punto medio (punto central) de cada lado de la figura. Únelos consecutivamente, obteniendo así una nueva figura. (Tendrá la misma forma que la original, sólo que más pequeña.) a. Copia este cuadrado y aplica la regla tres veces, empezando cada vez con la figura anterior. b. Copia este triángulo y aplica la regla tres veces, empezando cada vez con la figura anterior. c. Dibuja una figura y aplica tres veces la regla. 4. Medición Luis está preparando un postre que requiere tres huevos por taza de harina. a. ¿Cuántos huevos necesita para tres tazas de harina? b. Para una fiesta Luis preparó una tanda grande de su postre en que usó una docena de huevos. ¿Cuánta harina usó? impactmath.com/self_check_quiz LECCIÓN 1.2 Sigue las reglas 23 5. Economía Althea usa esta regla para calcular lo que cobra por cuidar niños: Cobro $5 por hora por un niño, más $2 por hora por cada niño adicional. a. El sábado pasado cuidó a los mellizos Newsome durante 3 horas. ¿Cuánto dinero ganó? Explica cómo calculaste la respuesta. b. La Sra. Foster la empleó para que cuidara a sus tres niños durante 2 horas. ¿Cuánto va a cobrarle Althea? c. ¿En qué caso gana más Althea, en cuidar dos niños durante 3 horas o tres niños durante 2 horas? d. Althea espera ganar $25 el fin de semana venidero para comprarle un regalo de cumpleaños a su hermana. Describe dos maneras de que ganase por lo menos $25 cuidando niños. 6. Medición Puedes convertir las velocidades de kilómetros por hora a millas por hora usando esta regla: Multiplica por 0.62 el número de kilómetros por hora. a. Convierte en millas por hora cada velocidad de la siguiente tabla. Kilómetros por hora 50 60 70 80 90 100 110 120 b. Millas por hora Como parte de su trabajo, el Sr. López debe manejar mucho en Canadá. Él usa la siguiente regla para aproximar la velocidad en millas por hora a partir de una velocidad dada en kilómetros por hora. Divídase el número de kilómetros por hora entre 2 y súmese 10. Usa esta regla para convertir en millas por hora aproximadas cada velocidad de la tabla anterior. 24 C A P Í T U L O 1 c. ¿Para cuáles valores en kilómetros por hora de las tablas están más cercanos los resultados de ambas reglas? d. ¿Para cuáles valores en kilómetros por hora de la tabla, la regla del Sr. López da un valor demasiado elevado? Todo sobre los patrones Evalúa cada expresión. (3 3) (2 2) 7626 9. (3 3) 2 2 10. 11 5 2 Decide si se evaluó correctamente cada expresión al usar el orden de las operaciones. Si no es así, da el resultado correcto. 7. & amplía Conecta 3322 8. 11. 10 (1 5) 7 8 13. (16 4 2) (14 2) 5 14. 100 33 2 (4 8) 22 15. Se puede producir una sucesión numérica al aplicar la siguiente regla: 12. 54 27 3 45 Si el número es par, obtén el número siguiente dividiendo entre 2. Si el número es impar, obtén el número siguiente multiplicando por 3 y luego sumando 1. a. Usa esta regla para producir una sucesión cuyo primer término sea 1. Describe el patrón de la misma. b. Ahora usa la regla para producir una sucesión cuyo primer término sea 8. Sigue hallando nuevos términos hasta que veas un patrón en la sucesión. Describe lo que pasa. c. Usa la regla para generar dos sucesiones más. Sigue hallando nuevos términos hasta que veas un patrón. d. Usando tu calculadora y la regla, produce una sucesión cuyo primer término sea 331. Nuevamente, sigue hallando nuevos términos hasta que veas un patrón. e. Describe lo que descubriste en las Partes a hasta la d. LECCIÓN 1.2 Sigue las reglas 25 16. Medición Una milla equivale a unos 1.6 kilómetros. a. ¿Cuál es la distancia mayor, 1 milla ó 1 kilómetro? b. Los Ángeles y Nueva York están separadas por unas 2460 millas. ¿Cuánto es esto en kilómetros? c. Si la velocidad máxima de una carretera en Canadá es de 50 kilómetros por hora, ¿cuánto es esto en millas por hora? d. En la Investigación 2 aprendiste que un rayo está a 1 milla de distancia por cada 5 segundos que cuentas entre su resplandor y el trueno. ¿Cuánto se tarda el trueno en llegar a tus oídos si un rayo cae a 1 kilómetro de distancia? 17. Economía Las llamadas desde un teléfono público se pagan según esta regla: Cóbrese 25 centavos por llamada por los tres primeros minutos, más 10 centavos por cada 3 minutos o fracción adicionales. a. ¿Cuánto te costaría hacer una llamada de 10 minutos? b. Si tienes $1.15 en monedas, ¿cuánto tiempo puedes hablar en una sola llamada? En los Ejercicios 18 al 21, decide si cada regla es • una convención o • una norma que no puede cambiarse. En t u s propias palabras Explica la convención matemática que te permite leer un número entero de tres dígitos como 645 y saber que es distinto de un número como 546. 26 C A P Í T U L O 1 18. Nueve por un número es igual a la diferencia entre 10 veces el número menos el número. 19. En una expresión sin paréntesis, como 2 3 4 5 6, que sólo tiene sumas y productos, empieza multiplicando. 20. 437 21. Usa un punto decimal para separar las partes entera y fraccionaria de un número. Todo sobre los patrones 22. Este cálculo da el mismo resultado, ya sea que se ejecute correctamente (según el orden de las operaciones) o de izquierda a derecha. 16 6 2 15 5 Repaso mixto a. Calcula el valor de la expresión de ambas maneras, mostrando así que los resultados son los mismos. b. Inventa otro expresión que no deba evaluarse de izquierda a derecha, pero que dé el resultado correcto si se evalúa de dicha manera. Calcula cada suma o resta sin calculadora. 23. 73.97 12.43 24. 4.642 2.1 25. 37.13 16.4 26. 194.5 73.94 27. 54.32 45.68 28. 73.7654 5 29. Lucita dibujó este cuadriculado: 30. a. ¿Qué fracción de los cuadrados tiene puntos? b. ¿Qué porcentaje de los cuadrados tiene rayas? c. ¿Qué fracción de los cuadrados tiene corazones? d. Describe cómo podría Lucita llenar los cuadrados en blanco para crear un cuadriculado en que el 50% de los cuadrados tenga puntos, 1 tenga corazones y un 25% tenga rayas. 4 e. Describe cómo podría Lucita llenar los cuadrados en blanco para crear un cuadriculado en que 23 de los cuadrados tenga el mismo patrón. ¿Qué número en la recta numérica equidista entre 1.8 y 3.2? LECCIÓN 1.2 Sigue las reglas 27 Escribe reglas para patrones Los números de página de los periódicos siguen un patrón. Esta actividad te ayudará a descubrirlo. M AT E R I A L E S una sección de un periódico Explora Cada persona de tu grupo debe elegir una hoja de la misma sección de un periódico. Observa que tu hoja contiene cuatro páginas impresas en ambos lados. Anota el par de números de página en un lado de la hoja y el otro par en el otro lado. Compara los dos números de página de un lado de tu hoja con los dos del otro lado. Describe cualquier patrón que observes. Ahora compara tus dos pares de números con los de otros alumnos de tu grupo. Describe cualquier patrón que satisfaga todos los pares de números. Ahora trabaja en grupo para resolver este problema. Una sección de un periódico tiene 48 páginas (numeradas del 1 al 48). ¿Cuánto suman todos los números de página de la sección? Explica cómo calculaste la respuesta. (Trata de encontrarla sin sumar los números.) 28 C A P Í T U L O 1 Todo sobre los patrones Investigación 1 Descubre reglas Una forma entretenida de practicar cómo identificar patrones es el juego ¿Cuál es mi regla? En éste, uno de los jugadores piensa una regla numérica y los otros tratan de adivinarla. E J E M P L O Hannah, Jahmal y Miguel jugaban a ¿Cuál es mi regla? Ok, yo tengo mi regla. Dame un número, Jahmal. La regla es "suma 3." 2 da 5. 2 Ok, Miguel, con tu regla, ¿qué resultado daría 11? 11 da 14. Yo sé la regla. ¡No! Con mi regla, 11 da 23! Inténtalo de nuevo. ¡Lo tengo! ¿Qué resultado da 4? 9 Bueno, ¿qué daría 6 con tu regla, Jahmal? Multiplica por ¡SÍ! entonces, ¿cuál es mi regla? 2 y suma 1. ?! Bien. Mi regla es duplica y suma 1: lo mismo 6 da 13. Ahora tendrás oportunidad de jugar a ¿Cuál es mi regla? A medida que vayas jugando, trata de idear estrategias para descubrirla rápidamente. LECCIÓN 1.3 Escribe reglas para patrones 29 Serie de problemas 1. A Con tu grupo, juega a ¿Cuál es mi regla? por lo menos seis veces. Túrnense para escribir reglas y hagan lo siguiente en cada turno: • Anoten el nombre de la persona que ideó la regla. • Hagan una tabla que muestre cada número que los alumnos dan y el resultado que da la regla para tales números. • Anota la regla una vez que un jugador haya dado con ella. 2. Trabaja en grupo para escribir una lista de estrategias para el juego ¿Cuál es mi regla? En este juego se trata de adivinar una regla que ideó otro alumno. Ahora vas a jugarlo solo. Para esto, imagina que una máquina ha recibido ciertos números de entrada, ha aplicado una regla a cada uno de ellos y te ha dado ciertos números de salida. Tu tarea consiste en adivinar la regla que usó la máquina. Salida Entrada Regla & Piensa comenta He aquí las salidas que una máquina dio para las entradas 6, 3, 10 y 11. ¿Cuál es la regla? 20 6 11 3 ? ? 32 10 30 C A P Í T U L O 1 Todo sobre los patrones ? 35 11 ? Serie de problemas B Cada tabla muestra las salidas que cierta máquina produjo para las entradas dadas. Descubre una regla que la máquina puede haber usado. Comprueba que tu regla funciona con todas las entradas dadas. 1. Entrada Salida 3 2 5 4 8 7 4 3 1 0 2. Entrada Salida 4 2 7 3.5 10 5 3 1.5 0 0 3. Entrada Salida 10 23 6 15 3 9 4 11 0 3 100 203 & Comparte resume 1. En un juego de ¿Cuál es mi regla?, la primera clave fue “2 da 4”. Escribe por lo menos dos reglas que satisfagan esta clave. 2. La siguiente clave del mismo juego fue “3 da 9”. Escribe por lo menos dos reglas que satisfagan esta clave. ¿Funciona también para esta clave alguna de las reglas que anotaste para la primera? 3. La tercera clave fue “10 da 100”. Da una regla que satisfaga las tres claves. ¿Cómo la hallaste? 4. Describe algunas estrategias para encontrar la regla de una tabla de entrada/salida. LECCIÓN 1.3 Escribe reglas para patrones 31 Investigación 2 Relaciona números En la Investigación 1, encontraste reglas que relacionan números de entrada y de salida. Ahora vas a escribir reglas que relacionan pares de números en un patrón hecho de mondadientes. Descubrirás que una regla te permite calcular el número de mondadientes en cualquier parte del patrón, sin necesidad de tener que generar cada paso anterior. C M AT E R I A L E S Serie de problemas mondadientes (opcional) Examina esta sucesión de figuras hechas con mondadientes. Término 1 Término 2 Término 3 En esta sucesión, hay 4 mondadientes en el primer término, 7 en el segundo y 10 en el tercero. 32 C A P Í T U L O 1 Término 4 Término Mondadientes 1 4 2 7 3 10 1. ¿Cuántos mondadientes hay en el cuarto término? Si continuase este patrón, ¿cuántos mondadientes necesitarías en el quinto término? ¿En el sexto? ¿En el décimo? 2. Tomaría mucho tiempo hacer o dibujar el centésimo término. Describe un atajo para calcular el número de mondadientes en dicho término. 3. ¿Podrías usar un atajo para calcular el número de mondadientes en cualquier término de la sucesión? Escribe una regla para calcular el número de mondadientes en un término cualquiera y explica por qué funciona. (Ayuda: No basta mostrar que tu regla funciona en algunos casos particulares. Trata de explicar por qué funciona basándote en la forma en que se construyen los términos.) Todo sobre los patrones La Srta. Washington les pidió a sus alumnos que escribieran informes sobre su solución de la Serie de problemas C. E J E M P L O He aquí el informe de Rosita, Conor y Marcus. Informe de Rosita, Conor y Marcus El primer término es un cuadrado con 4 mondadientes. Se agregan tres mondadientes más a cada término, formando otro cuadrado. Así, el segundo término tiene 4 más un grupo de 3 y el tercer término tiene 4 más dos grupos de 3, etc. Término 1 Término 2 Término 3 Comprobamos nuestra regla con el octavo término: Debe tener 4 mondadientes más 7 grupos de 3, es decir, 4 + 7 x 3 = 25 mondadientes en total. Al dibujarla, la figura tiene 25 mondadientes. Término 8 Dimos con dos maneras de escribir nuestra regla. Una es: Para calcular el número de mondadientes en cualquier término, comiéncese con 4 mondadientes y añádase el índice del término menos 1, por 3. Una forma más breve es: número de mondadientes = 4 + (índice del término – 1) x 3 LECCIÓN 1.3 Escribe reglas para patrones 33 Otro grupo halló su regla de otra forma. E J E M P L O He aquí el informe de Luke, Althea y Miguel. Informe de Luke, Althea y Miguel. Hicimos una tabla en que mostramos el número de mondadientes en cada término. Término Mondadientes 1 4 2 7 3 10 4 13 La sucesión de la segunda columna es 4, 7, 10, 13, . . . . De un término al siguiente, los números aumentan en 3, pero llevaría mucho tiempo hacer esto hasta el centésimo término, así que buscamos una relación entre el índice del término y el número de mondadientes. Supusimos que la regla era “agréguese 3 al índice del término”, pero eso sólo funciona en la primera fila (1 + 3 = 4), no funciona en la segunda (2 + 3 = 7). Entonces notamos que la regla “multiplíquese el índice del término por 3 y súmese 1” funciona para los dos primeras filas y lo comprobamos para las otras dos. Trazamos esquemas para mostrar por qué funciona: Término 1 Término 2 Término 3 Término 4 Podemos ver que nuestra regla funciona con cualquier término porque cada nuevo término añade 3 mondadientes más y sobra siempre un mondadientes. En la Serie de problemas D vas a practicar cómo escribir reglas de sucesiones y a explicar por qué funcionan. Tal vez te sea útil construir los patrones con mondadientes. 34 C A P Í T U L O 1 Todo sobre los patrones D M AT E R I A L E S Serie de problemas mondadientes (opcional) Haz las Partes a hasta la d para cada sucesión de figuras. a. Calcula el número de mondadientes en cada uno de los cinco primeros términos. Anota tus resultados en una tabla. b. Determina el número de mondadientes en el centésimo término. c. Escribe una regla que relacione el número de mondadientes con el índice del término. Usa tu regla para predecir el número de mondadientes en los términos sexto y séptimo, y compruébala construyendo o dibujando dichos términos. Si tu regla no funciona, revísala hasta que funcione. d. Explica por qué tu regla funcionará con cualquier índice. Término Mondadientes 1 2 3 4 5 1. Término 1 Término 2 Término 3 2. Término 1 Término 2 Término 3 3. Término 1 Término 2 Término 3 & Comparte resume Caroline preguntó: “¿Cómo puedo saber si una regla de una sucesión de mondadientes es la correcta a menos que la compruebe para cada término?” Escribe una o dos oraciones para responderle a Caroline. LECCIÓN 1.3 Escribe reglas para patrones 35 Ejercicios por tu cuenta & aplica Practica Encuentra una regla que funcione para todos los pares de cada tabla de entrada/salida y úsala para hallar las salidas que faltan. 1. Entrada Salida 0 4 1 5 2 6 5 9 8 12 2. Entrada Salida 3 1 24 8 36 12 12 4 45 60 3. Entrada Salida 2 0 10 4 16 7 22 10 32 44 4. Entrada Salida 1 9 2 19 3 29 4 39 6 10 5. Considera esta sucesión de figuras. Término 1 Término 3 a. Bosqueja los dos términos siguientes de la sucesión. b. Completa esta tabla que muestra el número de mondadientes en cada término. Término Mondadientes c. 36 C A P Í T U L O 1 Término 2 1 6 2 3 4 5 Predice el número de mondadientes en el centésimo término. Todo sobre los patrones impactmath.com/self_check_quiz 6. Tanto Conor como Althea dieron con una regla para predecir el número de mondadientes en cada término de esta sucesión: Término 1 Término 2 Término 3 La regla de Conor fue “Súmese 1 al índice del término y luego multiplíquese por 5 lo que se obtenga”. La regla de Althea fue “Multiplíquese por 5 el índice del término y luego súmese 5”. 7. a. ¿Cumplen ambas reglas con los tres términos dados? b. Usa ambas reglas para predecir el número de mondadientes del centésimo término. ¿Dan ambas el mismo resultado? c. Escoge una de las reglas y explica por qué funciona. Esta sucesión de figuras está hecha de estrellas: ✮✮ ✮✮ ✮✮ ✮✮ ✮✮ ✮✮ Término 1 Término 2 Término 3 ✮✮ ✮✮ ✮✮ ✮✮ Término 4 a. Calcula el número de estrellas en cada uno de los cinco primeros términos y anota tus resultados en una tabla. b. ¿Cuántas estrellas hay en el centésimo término? c. Escribe una regla que relacione el número de estrellas con el índice del término. Úsala para predecir el número de estrellas en los términos sexto y séptimo, y comprueba tus predicciones construyendo o dibujando dichos términos. Si tu regla no funciona, revísala hasta que funcione. d. Explica por qué tu regla funciona para cualquier índice. LECCIÓN 1.3 Escribe reglas para patrones 37 8. & amplía Conecta 9. Esta sucesión de figuras está hecha de flores: Término 2 Término 3 Calcula el número de flores en cada uno de los cinco primeros términos y anota tus resultados en una tabla. b. ¿Cuántas flores hay en el centésimo término? c. Escribe una regla que relacione el número de flores con el índice del término. Úsala para predecir el número de flores en los términos sexto y séptimo, y comprueba tus predicciones construyendo o dibujando dichos términos. Si tu regla no funciona, revísala hasta que funcione. d. Explica por qué tu regla funciona para cualquier índice. No todas las tablas entrada/salida constan de números. En esta tabla, las entradas son palabras y las salidas son letras. Alice i Justin s Kiran r Marcus r Jimmy Sarah a. Completa las dos últimas columnas de la tabla. b. ¿Cuál es la salida de tu nombre? c. Describe una regla para hallar la letra de salida de cualquier palabra de entrada. d. ¿Hay palabras de entrada que no poseen salidas? Explica. En esta tabla de entrada/salida, las entradas son números y las salidas son letras. Entrada Salida 38 C A P Í T U L O 1 Término 1 a. Entrada Salida 10. ❀❀ ❀❀ ❀❀❀ ❀❀❀ ❀❀❀ ❀❀❀❀ ❀❀❀❀ ❀❀❀❀ ❀❀❀❀ 1 O 2 T 3 T 4 F 5 F 6 S a. ¿Cuáles serían las salidas de las entradas 7 y 8? b. Describe una regla para hallar la letra de salida de cualquier número de entrada. Todo sobre los patrones 11. Datos de interés Un anagrama es una palabra o frase que se obtiene al transponer las letras de otra palabra o frase. Los anagramas estuvieron muy en boga en la Francia del siglo XVII. El rey Luis XIII tenía incluso un anagramatista real de jornada completa que los inventaba para entretener al rey y a sus invitados. Rosita estaba tratando de hallar una relación entre el número de letras de una palabra y el de las distintas maneras de disponer sus letras. Sólo consideró palabras en que todas las letras son diferentes. Número de letras 1 2 3 a. Encuentra el número de arreglos de una palabra de cuatro letras distintas. (Como ejemplo podrías usar MATH, ya que tiene cuatro letras distintas.) b. Desafío Predice el número de arreglos de cinco letras distintas. Explica cómo hallaste tu respuesta. 12. Ciencia biológica Los gansos vuelan a menudo en configuraciones en forma de V. Aquí se muestra una sucesión de dichos patrones. Término 1 Datos de interés Ejemplo A OF CAT Número de arreglos 1 (A) 2 (OF, FO) 6 (CAT, CTA, ACT, ATC, TAC, TCA) Término 2 Término 3 a. Dibuja los términos cuarto y quinto. Usa puntos u otras figuras para representar cada ave. b. ¿Cuántos gansos hay en el centésimo término? c. Busca una regla que relacione el número de gansos con el índice. d. ¿Puede una de estas configuraciones tener exactamente 41,390,132 gansos? Explica. El volar en una configuración en forma de V es una manera eficiente de desplazarse. Conforme cada ganso bate sus alas, genera una “fuerza de levantamiento” para las aves detrás suyo. Cuando el ganso líder se cansa, abandona su posición, permitiendo que otra ave tome su lugar. LECCIÓN 1.3 Escribe reglas para patrones 39 13. Considera esta sucesión de estrellas: En t u s propias palabras En las dos primeras lecciones de este capítulo, estudiaste numerosos patrones. En esta lección, jugaste ¿Cuál es mi regla? ¿En qué se parece el buscar la regla de un patrón de mondadientes a la búsqueda de una regla en el juego ¿Cuál es mi regla? ✮✮ ✮✮ ✮✮ ✮✮ Término 1 Término 2 Término 3 Término 4 ¿Podría esta sucesión tener un término con 12,239 estrellas? Explica. 14. Puedes generar una sucesión de cuadrados de tamaño creciente al disponer copias idénticas de un cuadradito. Aquí se muestran los tres primeros términos de tal sucesión: Término 1 15. Término 2 Término 3 a. Dibuja los dos términos siguientes. b. El número de cuadraditos en cada término de esta sucesión se llama número cuadrado. El primero es 1, el segundo es 4, y así sucesivamente. Da los números cuadrados tercero, cuarto y quinto. c. Sin trazar figura alguna, halla el número cuadrado vigésimo quinto. d. Escribe una regla para calcular el número cuadrado de cualquier término de la sucesión. Puedes generar una sucesión de triángulos de tamaño creciente al disponer copias idénticas de un triangulito. Aquí se muestran los tres primeros términos de tal sucesión: Término 1 40 C A P Í T U L O 1 ✮✮ ✮✮ ✮✮ ✮✮ ✮✮ ✮✮ Todo sobre los patrones Término 2 Término 3 Datos de interés Los números triangulares aparecen en una de las diagonales del triángulo de Pascal. ¿Puedes descubrirlos? 1 1 1 1 1 1 2 3 4 1 3 6 Dibuja los dos términos siguientes. b. ¿Cuántos triangulitos negros y blancos hay en el primer término? ¿En el segundo? ¿En el tercero? c. Compara el número de triangulitos en cada término de esta sucesión con el del número de cuadrados en cada término de la sucesión del Ejercicio 14. ¿Qué observas? d. El número de triangulitos blancos en los términos de esta sucesión se llaman números triangulares. El primero es 1, el segundo es 3, etc. ¿Cuáles son los números triangulares tercero, cuarto y quinto? e. Trata de calcular el vigésimo número triangular sin trazar figura alguna. f. Reto Escribe una regla para encontrar el número triangular de cualquier término de la sucesión. 1 4 a. 1 Repaso mixto Calcula cada suma o resta. 3 1 13 13 1 1 1 6 16. 17. 18. 7 7 32 32 2 4 4 32 9 6 1 2 5 2 3 1 1 19. 20. 21. 5 5 15 7 7 7 15 15 Ciencia terrestre Los símbolos en los Ejercicios 22 al 24 se usan en meteorología, el estudio del estado del tiempo. Copia cada símbolo y traza sus ejes de simetría. 22. aguaceros torrenciales 23. 24. cellisca huracán Recuerda Un eje de simetría o una línea de reflexión divide una figura en dos mitades de imágenes especulares. Si doblas una figura siguiendo un eje de simetría, las dos mitades se corresponden exactamente. Evalúa cada expresión. 25. 14 12 2 26. 5 10 5 2 27. 16 16 4 32 Da los cuatro términos siguientes de cada sucesión. 28. 64, 32, 16, 8, . . . 29. LECCIÓN 1.3 4, 6, 5, 7, 6, 8, 7, . . . Escribe reglas para patrones 41 Patrones geométricos Has examinado patrones a lo largo de todo este capítulo. Los has visto en el triángulo de Pascal, en sucesiones, en diseños con mondadientes y en la vida cotidiana. Ahora los vas a estudiar en geometría. Explora ¿Cuántos cuadrados hay en este diseño? (Ayuda: ¡Hay más de 16!) Investigación 1 V O C A B U L A R I O polígono Polígonos Los polígonos son figuras geométricas planas (bidimensionales) que cumplen con lo siguiente: • Están compuestos de segmentos de recta. • Cada segmento interseca exactamente otros dos segmentos y sólo en sus extremos. Estas figuras son polígonos: Éstas no lo son: & Piensa comenta Mira las figuras anteriores que no son polígonos. Explica por qué cada una de éstas no cumple con la definición de polígono. 42 C A P Í T U L O 1 Todo sobre los patrones Datos de interés En griego, poli significa “mucho”, “numeroso” y gono, “ángulo”. Salvo en el caso de cuadrilátero, que en latín significa “cuatro lados”, los nombres de los polígonos indican el número de ángulos. Por ejemplo, pentágono significa “cinco ángulos” y octágono significa “ocho ángulos”. Los polígonos se clasifican según el número de lados que tienen. Es probable que ya hayas oído muchos de estos nombres. Nombre Lados Triángulo 3 Cuadrilátero 4 Pentágono 5 Hexágono 6 Heptágono 7 Octágono 8 Enágono 9 Decágono 10 Ejemplos LECCIÓN 1.4 Patrones geométricos 43 Los polígonos con más de 10 lados no llevan nombres especiales, salvo el de 12 lados que se llama dodecágono. Un polígono de 11 lados se llama 11ágono, un polígono de 13 lados es un 13-ágono, etc. Cada uno de estos polígonos es un 17-ágono. V O C A B U L A R I O vértice Cada esquina de un polígono, donde dos lados se intersecan, se llama vértice. Éstos se rotulan con letras mayúsculas para facilitar su identificación. E J E M P L O Esta figura contiene dos triángulos y un cuadrilátero: B C A D Para identificar cada uno de los polígonos de la figura, enumera sus vértices a medida que te mueves en torno a él en dirección de las manecillas del reloj o en dirección opuesta. Uno de los nombres del triángulo verde es ABC. Otros nombres son también posibles, como BCA y ACB. Uno de los nombres del triángulo blanco es ADC. Al cuadrilátero de la figura se le podría dar el nombre de cuadrilátero ABCD, BCDA, DCBA o DABC. Todos estos nombres enumeran los vértices conforme te mueves en torno al cuadrilátero. Pero el nombre ACBD es incorrecto. 44 C A P Í T U L O 1 Todo sobre los patrones Serie de problemas A Ahora vas a buscar polígonos contenidos en figuras dadas. Cada figura tiene un puntaje total que se calcula sumando • 3 puntos por cada triángulo, • 4 puntos por cada cuadrilátero, • 5 puntos por cada pentágono y • 6 puntos por cada hexágono. A medida que avances, trata de hallar una manera sistemática para enumerar todos los polígonos de cada figura. Asegúrate de darle un solo nombre a cada polígono. Anota tus resultados para cada ejercicio en una tabla como la siguiente, correspondiente al Ejercicio 1. Polígono Triángulo Cuadrilátero Pentágono Hexágono Nombres ABC, ADC Puntaje 6 Puntaje total 1. B C 2. X Y V A 3. M S L 5. D P Q R N W 4. R U S V T O Z Q W T Inventa ahora tu propia figura, con un puntaje mínimo de 30 puntos. Rotula sus vértices y enumera los triángulos, cuadriláteros, pentágonos y hexágonos en ella. LECCIÓN 1.4 Patrones geométricos 45 & Comparte resume 1. Traza dos polígonos y dos figuras que no lo sean. Explica por qué las figuras que no lo son no cumplen con la definición de polígono. 2. Investigación 2 En la Serie de problemas A tenías que hallar formas de enumerar todos los polígonos en una figura sin repetirlos. Describe la estrategia que usaste. Ángulos Tal vez ya tengas una buena idea de lo que es un ángulo. Puedes imaginarlo como una rotación (o vuelta) en torno a un punto, como un brazo que se dobla por el codo o dos tableros asegurados con bisagras que se cierran al comienzo de una escena en las películas. También podrías imaginar un ángulo como dos lados que se intersecan en un punto, como las agujas de un reloj o las aspas de un molino de viento. O puedes imaginártelo como una cuña, como un pedazo de queso o una tajada de pizza. 46 C A P Í T U L O 1 Todo sobre los patrones V O C A B U L A R I O ángulo Matemáticamente, un ángulo se define como dos rayos con un extremo común. Un rayo es recto, como las rectas. Tiene un extremo en donde comienza y se extiende indefinidamente en la otra dirección. R o ay 2 Rayo 1 Los ángulos se pueden medir en grados. A continuación se dan algunos ángulos, cuyas medidas quizás conozcas. Rayo 2 • El ángulo de uno de los vértices de un cuadrado mide 90°. Puedes imaginarlo como una rotación de 14 de círculo. 90º Rayo 1 Datos de interés En el snowboarding, el monopatín y otros deportes, el término “360” se usa para indicar una vuelta completa y “180” para indicar una media vuelta. • Dos rayos que apuntan en direcciones opuestas forman un ángulo de 180°. Éste es una rotación de 12 de círculo. 180º Rayo 2 Rayo 1 • Un ángulo de 360° es una rotación completa alrededor de un círculo. En dicho ángulo, los rayos apuntan en la misma dirección. 360º Rayo 1, Rayo 2 Puedes usar los ángulos de 90°, 180° y 360° para estimar la medida de otros ángulos. Por ejemplo, el ángulo siguiente mide alrededor de un tercio de un ángulo de 90°, de modo que su medida es de unos 30°. LECCIÓN 1.4 Patrones geométricos 47 & Piensa comenta Algunas copias del polígono de la derecha se han dispuesto en forma de estrella. ¿Cuánto mide el ángulo marcado en la estrella? ¿Cómo lo sabes? Serie de problemas M AT E R I A L E S polígonos de papel o bloques de patrones B Se te darán varias copias de cada uno de estos polígonos. Tu tarea consiste en calcular las medidas de los ángulos de cada polígono. W F X G E D C A V B U Y T O L N R M S K H J Q I P Para hacer esto, puedes usar los ángulos de 90°, 180° y 360° como guía y comparar los ángulos de un polígono con los de otro. Tus respuestas consistirán en anotar cada vértice, del A al Y, junto con la medida del ángulo correspondiente. (Observa que en muchos de los polígonos, uno o más ángulos son idénticos, así que sólo necesitas calcular la medida de uno de ellos.) Luego usarás las medidas angulares que encontraste en este problema para estimar las de otros ángulos. 48 C A P Í T U L O 1 Todo sobre los patrones Serie de problemas C Estima cada medida angular. Para lograr esto, puedes comparar los ángulos de 90°, 180° y 360° con los ángulos de los polígonos de la Serie de problemas B, explicando cómo obtuviste cada estimación. 1. 2. 5. 3. 6. 4. 7. & Comparte resume 1. Describe 2. cómo puedes estimar la medida de un ángulo. Marcus sostiene que estos ángulos miden lo mismo. Hannah afirma que el ángulo 2 es mayor que el ángulo 1. ¿Quién tiene razón? Explica. Ángulo 1 Ángulo 2 LECCIÓN 1.4 Patrones geométricos 49 Investigación 3 Clasifica polígonos Los polígonos pueden dividirse en grupos con ciertas propiedades. V O C A B U L A R I O polígono cóncavo En los polígonos cóncavos, parece como si por lo menos uno de sus lados se hubiera “desmoronado”, o tuviera una “abolladura”. Es cóncavo cualquier polígono que posee un ángulo mayor que 180°. Estos son cóncavos: Estos polígonos no son cóncavos. A veces, tales polígonos se llaman polígonos convexos. V O C A B U L A R I O polígono regular Los polígonos regulares tienen lados que tienen la misma longitud y ángulos del igual tamaño. Estos polígonos son regulares: Estos polígonos no son regulares. A veces se les llama irregulares. V O C A B U L A R I O eje de simetría 50 C A P Í T U L O 1 Un polígono tiene simetría lineal o de reflexión si se puede doblar por la mitad a lo largo de una recta de modo que ambas mitades se correspondan exactamente. La “línea del doblez” se llama eje de simetría. Todo sobre los patrones Los siguientes polígonos exhiben simetría lineal. Los ejes de simetría se muestran mediante líneas discontinuas. Observa que tres de los polígonos poseen más de un eje de simetría. Estos polígonos no poseen simetría lineal alguna: & Piensa comenta Considera estos polígonos. W X Z Y Este esquema muestra cómo estos cuatro polígonos pueden agruparse bajo las categorías cóncavo y no cóncavo: W Z Y X Cóncavo No cóncavo Ahora haz un esquema en que muestres cómo pueden estos polígonos agruparse bajo las categorías con simetría lineal y no cóncavo. Usa un círculo para representar cada categoría. LECCIÓN 1.4 Patrones geométricos 51 D M AT E R I A L E S Serie de problemas • conjunto de polígonos y rótulos de categorías • diagrama de Venn Ahora vas a jugar en grupo un juego de clasificación de polígonos. Tu grupo necesitará un conjunto de polígonos, rótulos de categorías y un diagrama de tres círculos grandes. Estos son los polígonos a usarse en el juego: A B F G K L C H M Q P D E I J N O R Estos son los rótulos de las categorías: Regular Irregular Cuadrilátero No es un cuadrilátero Con simetría lineal Cóncavo No cóncavo Pentágono No es un pentágono Sin simetría lineal Y éste es el diagrama de Venn: Recuerda Un diagrama de Venn usa círculos para representar relaciones entre conjuntos de objetos. 52 C A P Í T U L O 1 Todo sobre los patrones Triángulo No es un triángulo Hexágono No es un hexágono 1. Como preparación para el juego, coloca los rótulos Regular, Cóncavo y Triángulo al lado de cada círculo del diagrama (uno por círculo). Trabaja en grupo para situar cada polígono en la región correcta del diagrama. Para llevar la cuenta de tu trabajo, bosqueja el diagrama de tres círculos, rotula cada círculo y anota los polígonos que situaste en cada región del diagrama. (Sólo anota las letras; no necesitas trazar los polígonos.) 2. • El líder elige tres tarjetas de las categorías y las mira sin mostrárselas a los otros miembros del grupo. Datos de • El líder usa las tarjetas para rotular las regiones, colocando una de ellas boca abajo al lado de cada círculo. interés Los diagramas de Venn se llaman así en honor de John Venn (1834–1923), un inglés, que los introdujo por primera vez. Venn, párroco e historiador, publicó dos libros sobre lógica en la década de 1880. Ahora estás listo para jugar. Escoge un alumno que haga de líder de tu grupo y sigue estas reglas: • Los otros miembros del grupo se turnan en la selección de polígonos y el líder coloca el polígono seleccionado en la región correcta del diagrama. • Una vez que el polígono de un jugador haya sido situado en el diagrama, ése puede tratar de adivinar cuáles son los rótulos. El primero que adivine correctamente los tres rótulos es el ganador. Al terminar cada juego, trabaja en grupo para colocar el resto de los polígonos y luego copiar el diagrama final. Túrnense en ser líder del grupo hasta que cada miembro haya tenido oportunidad de serlo. 3. Trabaja en grupo para crear un diagrama en que no haya polígonos en el traslapo de cualquier par de regiones (o sea, ningún polígono debe pertenecer a más de una categoría). 4. Trabaja en grupo para crear un diagrama en que todos los polígonos aparezcan ya sea en regiones de traslapo o fuera de los círculos (o sea, ningún polígono pertenece a una única categoría). LECCIÓN 1.4 Patrones geométricos 53 & Comparte resume 1. Determina los rótulos a usarse en este diagrama. Usa las categorías de la Serie de problemas D. Rótulo 2 Rótulo 3 Rótulo 1 2. Explica por qué no hay polígonos en el traslape del círculo de rótulo 1 y del círculo de rótulo 2. 3. Explica por qué no hay polígonos en el círculo de rótulo 3 que no estén también en uno de los otros círculos. Investigación 4 Triángulos En más de un sentido, los triángulos son los polígonos más simples. Son los polígonos con el número mínimo de lados y cualquier polígono puede descomponerse en triángulos. A esto se debe que su estudio te facilitará el estudio de otros polígonos. 54 C A P Í T U L O 1 Todo sobre los patrones En el siguiente problema vas a construir triángulos con tiras de enganche. Dichos triángulos tendrán el aspecto del de la figura. Los lados de este triángulo miden 2, 3 y 4 unidades de largo. Observa que una unidad es el espacio entre dos agujeros. 1 unidad ¿Crees que tres segmentos cualesquiera puedan unirse para formar un triángulo? En el problema siguiente vas a examinar esta cuestión. M AT E R I A L E S tiras de enganche y tachuelas Serie de problemas 1. E Copia la siguiente tabla y luego haz lo siguiente en cada fila: • Trata de construir un triángulo cuyos lados tengan las medidas dadas. • En la columna “¿Triángulo?”, escribe “sí” si se puede construir y “no” si no se puede. • Si pudiste hacer un triángulo, trata de construir otro distinto con las mismas medidas. (Para que dos triángulos sean distintos, deben tener formas distintas.) En la columna “¿Otro triángulo?”, escribe “sí” si fue posible construirlo y “no” si no fue posible. Lado 1 Lado 2 Lado 3 4 unidades 4 unidades 4 unidades 4 unidades 4 unidades 4 unidades 3 unidades 3 unidades 3 unidades 3 unidades 3 unidades 4 unidades 4 unidades 4 unidades 4 unidades 3 unidades 2 unidades 3 unidades 3 unidades 2 unidades 2 unidades 1 unidades 4 unidades 3 unidades 2 unidades 1 unidades 1 unidades 2 unidades 3 unidades 1 unidades 2 unidades 1 unidades 1 unidades LECCIÓN 1.4 ¿Triángulo ¿Triángulo? diferente? Patrones geométricos 55 V O C A B U L A R I O desigualdad del triángulo 2. ¿Crees que se pueda construir un triángulo de segmentos 4, 4 y 10 unidades de largo? Explica. 3. ¿Crees que se pueda construir un triángulo de segmentos 10, 15 y 16 unidades de largo? Explica. 4. Describe una regla que puedas usar para determinar si tres segmentos dados formarán un triángulo. Prueba tu regla en algunos casos distintos de los de la tabla hasta que te convenzas que estás en lo correcto. 5. ¿Crees que se pueda construir más de un triángulo con el mismo conjunto de medidas de lados? Explica. Tu trabajo en el problema anterior te puede permitir entender una propiedad matemática conocida, la llamada desigualdad del triángulo. Desigualdad del triángulo La suma de las longitudes de dos lados cualesquiera de un triángulo es mayor que la longitud del tercer lado. & Piensa comenta La desigualdad del triángulo afirma que la suma de las longitudes de dos lados cualesquiera de un triángulo es mayor que la longitud del tercer lado. Para determinar, sin embargo, si tres segmentos dados formarán un triángulo, sólo necesitas comparar la suma de las longitudes de los dos segmentos más cortos con la longitud del segmento más largo. Explica por qué. Caroline dijo: “Sé que tres segmentos cualesquiera de la misma longitud formarán un triángulo. Ni siquiera necesito comprobarlo”. ¿Tiene razón Caroline? Explica. La palabra triángulo significa “tres ángulos”. Puedes ver que cualquier triángulo tiene tres ángulos, uno en cada vértice. En el siguiente problema vas a buscar una regla que relacione las medidas de los ángulos de un triángulo. 56 C A P Í T U L O 1 Todo sobre los patrones M AT E R I A L E S regla Serie de problemas F 1. Traza tu propio triángulo. Aquí se muestra uno, pero el tuyo no tiene que parecerse a éste. Usa una regla o cualquier otro objeto con un borde recto de modo que tu triángulo esté bien hecho. 2. Arranca los tres vértices de tu triángulo. Es importante que los arranques sin cortarlos, de modo que puedas saber a qué vértice corresponde cada trozo. Ordena los tres vértices como se muestra. ¿Cuánto mide el ángulo que forman? 3. Compara tu respuesta al Ejercicio 2 con las de otros en tu clase. ¿Obtuvieron todos el mismo resultado? 4. ¿Cuál crees que sea la relación de las medidas de los ángulos de un triángulo? & Comparte resume 1. Da las medidas de tres segmentos que, a ciencia cierta, sabes que no formarán un triángulo. Explica cómo sabes que tu respuesta es correcta. 2. Da las medidas de tres segmentos que, a ciencia cierta, sabes que formarán un triángulo. Explica cómo sabes que tu respuesta es correcta. 3. Supón que un triángulo tiene vértices A, B y C. ¿Cuál es la suma de las medidas de los ángulos en estos vértices? LECCIÓN 1.4 Patrones geométricos 57 Investigación De polígonos a poliedros de laboratorio M AT E R I A L E S • polígonos de papel • cinta pegante Hasta ahora has trabajado con figuras planas. En esta investigación de laboratorio, vas a estudiar algunas figuras tridimensionales. Un poliedro es una figura tridimensional cerrada hecha de polígonos. Los cuerpos siguientes son poliedros. Tal vez ya hayas visto algunos de ellos. Prisma hexagonal Pirámide cuadrada Los polígonos que componen un poliedro se llaman caras. Los segmentos donde las caras se intersecan se llaman aristas. Las esquinas se llaman vértices. Prisma rectangular Cubo Arista Vértice Cara Recuerda Un polígono regular tiene lados que tienen la misma longitud y ángulos del mismo tamaño. En un poliedro regular, las caras son polígonos regulares idénticos y el mismo número de caras concurren en cada vértice. El cubo anterior es un poliedro regular. Tiene caras cuadradas idénticas y tres de ellas concurren en cada vértice. Ninguno de los otros cuerpos anteriores son poliedros regulares. ¿Se te ocurre por qué? Hay un número infinito de polígonos regulares, siempre puedes hallar uno con más lados. Hay, sin embargo, sólo un número reducido de poliedros regulares. En esta investigación de laboratorio vas a encontrarlos todos. Construye los poliedros 1. Comienza con triángulos equiláteros, siguiendo estos pasos. Paso 1: Asegura con cinta pegante tres triángulos alrededor de un vértice, tal como se muestra. Vértice 58 C A P Í T U L O 1 Todo sobre los patrones Paso 2: Une los dos triángulos exteriores y asegúralos con cinta pegante, obteniendo una figura tridimensional. Datos de Vértice interés La palabra griega edro significa “cara”, “plano”, de modo que un poliedro es un cuerpo con “muchas caras”. Los poliedros se identifican por el número de caras que tengan. Un cubo, por ejemplo, también se llama hexaedro, es decir, “seis caras”. Paso 3: Observa que en uno de los vértices concurren tres triángulos. En los otros vértices sólo concurren dos triángulos. En uno de estos vértices, añade otro triángulo de modo que ahora concurran tres triángulos en ese vértice. Luego decide si puedes construir un cuerpo cerrado con tres triángulos en cada vértice. Si no se puede, sigue agregando triángulos hasta que obtengas un cuerpo cerrado. 2. Repite el proceso del Ejercicio 1, pero ahora empieza con cuatro triángulos con un vértice común. Añade triángulos hasta que obtengas un cuerpo cerrado con cuatro triángulos concurriendo en cada vértice. Vértice Vértice 3. Vuelve a repetir el proceso, comenzando con cinco triángulos con un vértice común. 4. Repite el proceso nuevamente, empezando con seis triángulos con un vértice común. ¿Qué ocurre? 5. Ahora usa cuadrados. Construye un poliedro con tres cuadrados concurriendo en cada vértice. ¿Qué poliedro construiste? 6. Trata de construir un poliedro con cuatro cuadrados concurriendo en cada vértice. ¿Qué sucede? 7. Ahora usa pentágonos. Trata de construir un poliedro con tres pentágonos regulares concurriendo en cada vértice. ¿Se puede hacer? 8. Trata de construir un poliedro con cuatro pentágonos regulares concurriendo en cada vértice. ¿Qué pasa? 9. Ahora usa hexágonos. Trata de construir un poliedro con tres hexágonos regulares concurriendo en cada vértice. ¿Qué ocurre? 10. ¿Qué sucede al tratar de construir un poliedro con heptágonos regulares? LECCIÓN 1.4 Patrones geométricos 59 Acabas de construir todos los poliedros regulares. Tetraedro Octaedro Icosaedro Cubo (Hexaedro) Dodecaedro Existe un patrón interesante que relaciona el número de caras, aristas y vértices de todos los poliedros. Para hallar dicho patrón, te puede ser útil examinar los poliedros regulares que construiste. Descubre el patrón Datos de 11. interés Los poliedros regulares también se llaman sólidos platónicos en honor del filósofo griego Platón, quien creía que eran los componentes básicos de la naturaleza. Pensaba que el fuego estaba hecho de tetraedros, la tierra de cubos, el aire de octaedros, el agua de icosaedros y los planetas y estrellas de dodecaedros. 60 C A P Í T U L O 1 En cada uno de los poliedros, cuenta el número de caras, de vértices y de aristas. ¡Esto puede requerir una enumeración muy hábil! Anota tus resultados en la tabla Poliedro Tetraedro Octaedro Icosaedro Cubo Dodecaedro 12. Caras Vértices Aristas ¿Puedes descubrir una manera de relacionar el número de caras y vértices con el número de aristas? ¿Qué aprendiste? 13. Usa lo que aprendiste al construir los poliedros para explicar por qué hay sólo cinco poliedros regulares. Todo sobre los patrones Ejercicios por tu cuenta & aplica Practica 1. ¿Cuántos triángulos hay en esta figura? (¡No basta contar sólo los triangulitos!) 2. Observa la figura del Ejercicio 1. a. Cópiala y rotula cada vértice con una letra mayúscula. b. En tu figura, ubica al menos uno de los siguientes polígonos: • cuadrilátero • pentágono • hexágono Usa tus rótulos de los vértices para identificar cada figura. c. 3. Calcula en la figura el polígono de mayor número de lados. Usa tus rótulos de vértices para identificarlo. Enumera todos los polígonos en la siguiente figura. Calcula su puntaje sumando: • 3 puntos por cada triángulo D • 4 puntos por cada cuadrilátero E C F • 5 puntos por cada pentágono A • 6 puntos por cada hexágono. G B Anota tu trabajo en una tabla como ésta. Polígono Triángulo Cuadrilátero Pentágono Hexágono Nombres Puntaje Puntaje total impactmath.com/self_check_quiz LECCIÓN 1.4 Patrones geométricos 61 En los Ejercicios 4 al 7, hay varios ángulos idénticos que tienen un vértice común. Calcula la medida del ángulo señalado y explica cómo la calculaste. 4. 5. 6. 7. 8. Un ángulo de 180° a veces se llama ángulo llano. Explica por qué esto tiene sentido. 9. Ya sabes que una rotación en 360° es una rotación completa en círculo. Calcula la medida en grados de cada una de estas rotaciones. a. media rotación b. dos rotaciones completas 1 c. 12 62 C A P Í T U L O 1 rotaciones 10. Traza dos ángulos cuya medida sea mayor que 90°. Explica cómo sabes que miden más de 90°. 11. Traza dos ángulos cuya medida sea menor que 90°. Explica cómo sabes que miden menos de 90°. Todo sobre los patrones 12. Este diagrama muestra el resultado de una vuelta del juego de la Serie de problemas D. Rótulo 2 Rótulo 3 Rótulo 1 a. Usando las categorías de la Serie de problemas D, deduce de qué rótulos se trata. b. ¿Dónde situarías cada una de estas figuras? A F E En los Ejercicios 13 al 16, traza, en lo posible, un polígono que cumpla con la descripción dada. Indica si no es posible. 13. un polígono regular de cuatro lados 14. un polígono cóncavo con un eje de simetría 15. un triángulo cóncavo 16. un triángulo con un único eje de simetría Determina si se puede construir un triángulo cuyos lados tengan las medidas dadas. 17. 1, 1, 1 18. 1, 1, 2 19. 3, 4, 5 20. 25, 25, 200 LECCIÓN 1.4 Patrones geométricos 63 Decide si las medidas dadas podrían ser las medidas de los ángulos de un triángulo. 21. 10°, 30°, 30° 22. 90°, 90°, 90° 23. 60°, 90°, 30° 24. 45°, 45°, 45° 25. 72°, 72°, 36° 26. 45°, 55°, 80° Si las medidas dadas pueden ser las medidas de dos ángulos de un triángulo, da la medida del tercer ángulo. Si no es así, explica por qué. & amplía Conecta 27. 10°, 30° 28. 90°, 90° 29. 60°, 60° 30. 45°, 45° 31. Una diagonal de un polígono es un segmento que une dos de sus vértices, pero que no es un lado del polígono. En cada uno de estos polígonos, el segmento discontinuo es una de las diagonales. El número de diagonales que puedes trazar desde un vértice de un polígono depende del número de vértices que tenga el polígono. a. 64 C A P Í T U L O 1 Copia cada uno de estos polígonos regulares. En cada uno de ellos escoge un vértice y traza todas las diagonales desde dicho vértice. Todo sobre los patrones b. Copia y completa esta tabla. Polígono Vértices 3 Diagonales trazadas desde un vértice Cuadrilátero 5 Hexágono Heptágono Octágono 7 c. Da una regla que relacione el número de vértices de un polígono con el número de diagonales que se pueden trazar desde cada vértice. d. Explica cómo sabes que tu regla funcionará para cualquier polígono, sea cual sea su número de vértices. e. Reto Describe una regla para predecir el número total de diagonales que puedes dibujar, si conoces el número de vértices del polígono y explica cómo diste con tu regla. Para ordenar tus ideas, añade una columna a tu tabla. 32. Busca polígonos en tu casa, escuela o libros de otras asignaturas. Describe por lo menos tres polígonos distintos que hayas hallado y di dónde los encontraste. 33. Busca en tu casa o escuela tres ángulos que midan 90°, tres que midan menos de 90° y tres que midan más de 90°. Indica dónde hallaste cada ángulo. 34. Ordena estos ángulos de menor a mayor. Número total de diagonales 0 2 b c d e a LECCIÓN 1.4 Patrones geométricos 65 35. Estadística En una encuesta para el anuario escolar, se les pidió a los alumnos que nombraran su asignatura favorita. Conor hizo una gráfica circular, pero olvidó rotular sus sectores. a. Un 13 de los alumnos encuestados dijo que lo que más les gustaba era la matemática. ¿Qué sector corresponde a estos alumnos? ¿Cuál es su medida angular? b. Un 14 de los alumnos, aproximadamente, dijo que su asignatura favorita era la clase de lengua extranjera. ¿Qué sector corresponde a estos alumnos? ¿Cuál es su medida angular? c. Conor recuerda que usó azul claro para representar a los alumnos que dijeron que lo que más les gustaba era la ciencia. ¿Qué fracción de los encuestados escogió la ciencia como asignatura favorita? d. Teatro e inglés empataron con 18 de los alumnos prefiriendo cada uno de ellos. ¿Qué sectores corresponden a teatro e inglés? ¿Cuánto es la medida angular de cada uno? En los Ejercicios 36-38, describe una regla para obtener cada figura basándose en la anterior. Traza luego las dos figuras siguientes de la sucesión. 36. 37. 38. 66 C A P Í T U L O 1 Todo sobre los patrones 39. Los diagramas de círculos, como los que usaste para clasificar polígonos, se emplean a veces para resolver acertijos lógicos como éste: La colonia de verano Poison Oaks ofrece dos deportes, fútbol y natación. De 30 campistas, 24 juegan fútbol, 20 nadan y 4 no juegan deporte alguno. ¿Cuántos campistas juegan fútbol y nadan? Este diagrama muestra dos círculos, uno por deporte. El 4 fuera de los círculos representa los cuatro campistas que no juegan deporte alguno. Usa este diagrama para resolver este acertijo lógico. Juegan fútbol Nadan 4 40. D Considera estos triángulos. A Z Lado 2 Lado 3 Lado 3 Lado 1 Lado 2 Y Lado 2 O B En t u s propias palabras Explica el significado de estas palabras y da por lo menos dos hechos relacionados con cada palabra: • polígono • ángulo • triángulo Lado 1 C X Lado 3 Lado 1 G a. En cada triángulo, indica el lado más largo y el ángulo de mayor medida. b. En otro triángulo, el PQR, el ángulo del vértice R tiene la medida mayor. ¿Dónde está el lado más largo? Responde en palabras o con un dibujo. Supón que el CAT posee dos ángulos de 80°, uno en el vértice C y otro en el vértice T. ¿Dónde está el lado más largo del triángulo? Explica. Tal vez ayude el trazar un dibujo. c. Reto LECCIÓN 1.4 Patrones geométricos 67 41. Datos de En la introducción a la Investigación 4 se afirmó que todo polígono puede dividirse en triángulos. a. Copia cada uno de estos polígonos y averigua si los puedes dividir en triángulos. b. Dibuja dos polígonos que hayas ideado y muestra cómo dividirlos en triángulos. interés Los triángulos son los únicos polígonos que son rígidos en la manera descrita en el Ejercicio 42. Si usas tiras de enganche para construir un polígono de más de tres lados, puedes obtener un número infinito de figuras al presionar en los lados o vértices. Repaso mixto 42. En la Serie de problemas E descubriste que al construir un triángulo no podías presionar o jalar de sus lados o vértices para convertirlo en otro triángulo. A esto se debe que los triángulos se usan a menudo como soporte en edificios, puentes y otras construcciones. Busca en tu casa y vecindario ejemplos de triángulos que se empleen como soporte, describiendo por lo menos dos ejemplos que halles. Escribe cada decimal como fracción. 43. 0.25 44. 0.017 45. 0.040 46. 0.10203 Calcula cada cantidad. 1 47. 5 de 200 2 48. 6 de 120 3 49. 4 de 28 1 50. 4 de 0.4 1 51. 2 de 1 1 52. 2 de 12 1 53. 2 de 14 1 54. 2 de 18 55. Economía Jing y Caroline almorzaron en un restaurante. Esto fue lo que pagaron. a. 68 C A P Í T U L O 1 Jing calcula la propina duplicando el impuesto. Calcúlala con esta regla. b. Caroline la calcula moviendo el punto decimal del total parcial un lugar hacia la izquierda, duplicando luego el resultado. Calcula la propina con esta regla. c. Las chicas decidieron usar la regla de Caroline, para calcular cuánto debía pagar cada una de ellas, sumaron la propina al total y dividieron el resultado por la mitad. ¿Cuánto pagó cada una? Todo sobre los patrones Cuenta Sándwich de atún $3.95 Sándwich club vegetariano 3.00 Leche 0.80 Jugo de naranjas 1.25 Total parcial 8% de impuesto $9.00 0.72 Total $9.72 Capítulo 1 Repaso& autoevaluación Resumen del capítulo V O C A B U L A R I O ángulo polígono cóncavo simetría lineal orden de las operaciones polígono polígono regular sucesión término desigualdad del triángulo vértice En este capítulo, estudiaste patrones y reglas. Comenzaste buscando patrones en el triángulo de Pascal y en sucesiones, y hallando maneras de describir y extender los patrones. Luego seguiste reglas comunes, así como reglas para generar sucesiones, y escribiste reglas para que otros las siguieran. También aprendiste el orden de las operaciones, una convención para evaluar y escribir expresiones matemáticas. Luego te concentraste en la escritura de reglas que relacionan dos cantidades, como el índice del término y el número de mondadientes del término, además de las entradas y salidas del juego ¿Cuál es mi regla? Finalmente, estudiaste patrones geométricos, aprendiendo a identificar, nombrar y clasificar polígonos. Descubriste asimismo algunas propiedades importantes sobre las longitudes de los lados y las medidas de los ángulos de los triángulos. Estrategias y aplicaciones Las preguntas de esta sección te ayudarán a repasar y a aplicar las ideas y estrategias importantes desarrolladas en este capítulo. Identifica, describe y extiende patrones 1. Usa tu calculadora para completar esta tabla. Número de 3 1 2 3 4 5 6 7 8 Expresión 3 33 333 3333 33333 333333 3333333 33333333 Producto 3 9 a. Examina la cifra de las unidades de los productos. ¿Qué patrón ves? b. Predice la cifra de las unidades del producto de nueve 3 y de diez 3. para comprobar, usa tu calculadora. c. ¿Cuál es la cifra de las unidades del producto de veinticinco 3? Explica cómo diste con la respuesta. impactmath.com/self_check_quiz Repaso y autoevaluación 69 Sigue reglas comunes y reglas de sucesiones 2. Lakita trabaja como procesadora de texto. Cobra según esta regla: Cobro $7.50 por trabajo más $2 por página. a. Kashi la empleó para que procesara el texto de un artículo de 8 páginas. ¿Cuánto le cobró Lakita? b. La Srta. Thompson la empleó para que procesara el texto de un informe de negocios. Lakita le cobró $67.50 por el trabajo. ¿Cuántas páginas tenía el informe? c. Lakita cree que tendría más clientes si no cobrara la cuota fija de $7.50. Decide entonces usar esta nueva regla: Cobro $2.50 por página. ¿Cuánto de más o de menos les hubiera cobrado a Kashi y a la Srta. Thompson si Lakita hubiese usado esta regla? 3. Considera este primer término y regla: Primer término: ▲ Regla: Añade tres triángulos al término anterior. 70 C A P Í T U L O 1 a. Da los primeros cuatro términos de dos sucesiones que cumplen con esta regla. b. Reescríbela de modo que sólo una de tus sucesiones sea la correcta. Todo sobre los patrones Aplica el orden de las operaciones 4. Empieza con esta serie de números. 3 4 6 2 4 3 a. Copia la serie y escribe una expresión matemática insertando los símbolos de las operaciones (, , , ) y paréntesis entre números. Evalúa la expresión. b. Copia la serie dos veces más. Escribe y evalúa dos expresiones matemáticas más de modo que cada una de tus tres expresiones dé un resultado distinto. Escribe reglas que relacionan dos cantidades 5. He aquí los tres primeros términos de una sucesión hecha con cuadrados. Término 1 Término 2 Término 3 a. Calcula el número de cuadrados en cada uno de los cinco primero términos y anota tus resultados en una tabla. b. ¿Cuántos cuadrados se necesitan en el centésimo término? c. Escribe una regla que relacione el número de cuadrados con el índice del término y úsala para predecir el número de cuadrados en los términos sexto y séptimo. Comprueba tus predicciones trazando dichos términos. Si tu regla no funciona, revísala hasta que funcione. d. Explica por qué tu regla funcionará con cualquier índice. Identifica y clasifica polígonos Decide cuáles de estas figuras son polígonos. De no ser polígonos, explica por qué. 6. 7. 8. Repaso y autoevaluación 71 Traza, si es posible, un polígono que cumpla con la descripción dada. Si no es posible, indica que no es posible. 9. un hexágono cóncavo con simetría lineal 10. un cuadrilátero regular sin simetría lineal 11. un pentágono cóncavo sin simetría lineal Entiende y aplica las propiedades de los triángulos 12. Explica cómo puedes determinar si tres segmentos formarán los lados de un triángulo. Da las longitudes de tres segmentos que formen un triángulo y de tres que no formen un triángulo. 13. Si conoces las medidas de dos ángulos de un triángulo, ¿cómo puedes calcular la medida del tercer ángulo? Explica por qué funciona tu método. Demuestra tus destrezas Describe una regla que genere cada sucesión y da los tres términos siguientes. 14. 2, 5, 8, 11, 14, . . . 15. 1, 2, 1, 2, 2, 1, 2, 2, 2, 1, . . . 16. 512, 256, 128, 64, . . . 17. 1, 4, 2, 5, 3, 6, 4, . . . 19. 5 * (4 5) 3 21. 2*32*32 23. 32332 Evalúa cada expresión. 18. 6455 7 4 52 20. 2 22. 15 12 3 9 Usa esta figura para las Preguntas 24 a la 26. C A B D G 72 C A P Í T U L O 1 F E 24. Identifica todos los triángulos de la figura. 25. Identifica todos los cuadriláteros de la figura. 26. Identifica todos los pentágonos de la figura. Todo sobre los patrones En las Preguntas 27 a la 32, indica los términos que describen cada polígono. Enumera todos los términos pertinentes. triángulo cuadrilátero pentágono hexágono cóncavo regular simetría lineal 27. 28. 29. 30. 31. 32. Estima la medida de cada ángulo. 33. 34. 35. Decide si se puede formar un triángulo con estas longitudes. 36. 5, 6, 7 37. 38. 11, 4, 15 21, 14, 11 Indica si las medidas dadas corresponden a las de los ángulos de un triángulo. 39. 45°, 45°, 45° 40. 80°, 40°, 80° 41. 54°, 66°, 60° Repaso y autoevaluación 73
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