La suma de dos de los números irracionales más famosos,
π
(la razon de la circunferencia al diametro) y
e
(la base del logaritmo natural), sigue siendo un problema abierto en matemáticas. Aunque ambos son irracionales (e incluso trascendentes), no se ha podido demostrar si su suma
π
+
e
es racional o irracional.
En general, la suma de dos números trascendentes puede ser racional o irracional: por ejemplo de suma racional:
(
2
+
π
)
+
(
1
−
π
)
=
3
(racional).
No hay un método general para determinar la irracionalidad de sumas como
π
+
e
.
π
y
e
tienen definiciones analíticas (límites, series, integrales), pero no una conexión algebraica clara que permita manipular su suma.
Las técnicas actuales para demostrar irracionalidad (como aproximaciones diofánticas o fracciones continuas) no son lo suficientemente potentes para este caso. La dificultad radica en la falta de relaciones algebraicas conocidas entre
π
y
e
. Si alguien lo resolviera, sería un resultado importante en teoría de números, posiblemente usando herramientas avanzadas de análisis o teoría de trascendencia.
Un problema que apareció en Internet a principios de 2011 es: "¿Cuál es el valor de 48/2 (9 + 3)?"
Dependiendo de si se interpreta la expresión como (48/2) (9 + 3) o como 48 / (2 (9 + 3)) se obtiene 288 o 2. No existe una convención estándar en cuanto a cuál de estas dos formas la expresión debe interpretarse, por lo que, de hecho, 48/2 (9 + 3) es ambiguo.
En general, para cualquier expresión de la forma a / bc es necesario insertar paréntesis para mostrar si significa (a / b) c o a / (bc).
Bajo la convención algebraica estándar, expresiones como ab + c son inequívocas: esa expresión significa solo (ab) + c; y de manera similar, a + bc significa solo a + (bc).
La convención es que cuando no se usan paréntesis para mostrar lo contrario, la multiplicación precede a la suma. Para expresiones como a − b + c se dice que cuando se tiene una secuencia de sumas y restas se trabaja de izquierda a derecha.
Probablemente otra razón por la que no existe una convención fija para el orden de multiplicación y división, como la hay para la suma y la resta, es que la gente con frecuencia hace cálculos que implican sumar y restar largas cadenas de números y los números de multiplicaciones y divisiones que vienen en los cálculos diarios tiende a ser menor; por lo que hay menos necesidad de una convención y ninguna ha evolucionado.
En muchas escuelas de hoy, a los estudiantes se les enseña el orden de las operaciones: paréntesis, exponentes, multiplicación, división, suma, resta.
Lex Fridman es un ruso profesor del MIT que tiene un canal de YouTube (https://www.youtube.com/channel/UCSHZKyawb77ixDdsGog4iWA ), Artificial Intelligence podcast, donde entrevista a los grandes de la tecnología de información. El 7 de enero de 2020, Lex entrevisto a Grant Sanderson, creador de 3Blue1Brown, un popular canal de YouTube ( https://www.youtube.com/3Blue1Brown ), que utiliza sofisticadas y elegantes visualizaciones animadas para explicar conceptos de matemáticas y sus aplicaciones en ciencia, tecnología, y sociedad.
Los dos comentarios de Sanderson que me quedaron de la entrevista fue la importancia de la notación matemática en el pensamiento científico mismo, y la caracterización de la visualización como una manera de hacer concreto un concepto abstracto.
Tanto Newton como Leibniz redujeron los problemas del cálculo de áreas, segmentos, volúmenes, a procesos de anti-derivación. Sin embargo, mientras que Leibniz se centraba en los incrementos infinitesimales, Newton usaba sus infinitesimales en la derivada misma. En Newton los infinitesimales estaban asociados directamente al cálculo de velocidades instantáneas (un claro sentido de aplicación física). En Leibniz el interés no era la aplicación física, sino los infinitesimales como entes primarios en la descripción de lo real. El énfasis de Newton era la razón de cambio, mientras que en Leibniz lo era la suma infinita de infinitesimales. Mientras que para Leibniz la notación era muy importante, Newton no le prestó mucho cuidado.
Básicamente la notación matemática, o de cualquier disciplina, para el caso, y la teoría subyacente proporciona un lenguaje común que permite a los conocedores de un tema intercambiar información de una manera eficiente. Richard Feynman cuenta en una de sus anécdotas que cuando estaba en la preparatoria, desarrollo su propia notación matemática, pero que la abandono porque era una perdida de tiempo al tener que explicarle a otro cualquier cosa. La notación debe ser una convención universal para ser útil.
Otro ejemplo, nos lo David Bennett que se plantea la pregunta de que si Los Beatles sabían teoría musical. En entrevistas los mismos Beatles reconocen que ni siquiera podían leer partituras, y aunque su talento musical es incuestionable, necesitaban alguien que tradujera sus ideas a la notación musical convencional. Ese alguien fue George Martin (https://en.wikipedia.org/wiki/George_Martin ) Martin preparación formal lleno el vacío entre el talento bruto de los Beatles y el sofisticado sonido que los distingue de todos los demás. La mayoría de los arreglos orquestales e instrumentación fue escrita o realizado por Martin.
Cuando la notación esta fuertemente establecida, las nociones teóricas en que se basa se olvidan, y se manejan solo de manera implícita. Por ejemplo, aprovechando que 1 + 4 = 5, un bromista travieso nos puede mostrar con las tres operaciones de suma, multiplicación, y división que 5 por 14 es igual a 25. Para una demostración pueden ver una plática del argentino Adrián Paenza sobre el pensamiento crítico y las matemáticas para la vida real.
Volviendo con Grant Sanderson, el tema básico es como o porque la gente se interesa o involucra con las matemáticas. Lex le pregunto a Sanderson que ha quien dirigía sus videos. Sanderson dijo que su motivación primaria es satisfacer una curiosidad intelectual propia, que en principio hacia los videos para él mismo tener un conocimiento más profundo, y que, aunque buscaba que el material publicado fuera atractivo para las masas, que era en realidad muy difícil predecir qué tan exitoso será un video. En una plática en TED, Sanderson lista sus 4 videos más populares:
The hardest problem in the hardest test. Un video sobre un problema de geometría en espacio tridimensional sobre la relación entre cuatro puntos en una esfera y el centro de la esfera.
But what is a Neural Network? | Deep learning, chapter 1. Una introducción a redes neurales.
The most unexpected answer to a counting puzzle. Un resultado de la dinámica que relaciona el número de colisiones entre dos bloques y el número π.
But what is the Fourier Transform? A visual introduction. Una introducción bastante creativa a la transformada de Fourier.
Sanderson señala que una de las objeciones al estudio de las matemáticas es que la gente siente que el tema esta desconectado de su realidad cotidiana. Sin embargo, de los cuatro videos más populares, solo el tema de las redes neurales se pudiera considerar de alguna relevancia práctica.
Sanderson especula que el elemento de drama e historia subyacente, la intriga del acertijo, la fantasía de imaginarse entre los de mayor rendimiento, es lo que al final del día involucra los temas matemáticos.
Sanderson cierra con unas referencias de Hardy sobre la belleza de las matemáticas puras y el valor adicional de que no sean útiles. Pero Sanderson anota que las matemáticas más abstractas terminan siendo útiles. Hardy usa como ejemplo de matemáticas sin uso aparente posible, la teoría de números, que en siglo veintiuno es la base de la criptografía, componente esencial de la tecnología informática.
Abbot: Tienes 40 años y estás enamorado de una niña, digamos de 10 años. Eres cuatro veces mayor que esa chica. No podrías casarte con esa chica, ¿verdad? Entonces esperas 5 años. Ahora la niña tiene 15 años y tú tienes 45. Solo tienes tres veces la edad de esa chica. Entonces esperas 15 años más. Ahora la niña tiene 30 años y tú tienes 60. Solo tienes el doble de edad que esa niña. Aquí está la pregunta. ¿Cuánto tiempo tienes que esperar antes de tú y ella tengan la misma edad?
Costello: ¿Qué tipo de pregunta es esa? Eso es ridículo.
Si sigo esperando ella terminará más vieja que yo.
¡Entonces ella tendrá que esperarme!
El prestamo
Abbott: Hazme un favor. Préstame $ 50.
Costello: No puedo prestarte $ 50. Todo lo que tengo es $ 40.
Abbott: está bien. Dame los $ 40 y me deberás $ 10.
Costello: ¿Cómo es que te debo $ 10?
Abbott: ¿Qué te pedí?
Costello: $ 50.
Abbott: ¿Qué me diste?
Costello; $ 40.
Abbott: Entonces me debes $ 10.
Costello: Eso es correcto. Pero me debes 40 dólares. Devuélveme mis $ 40.
Abbott: Ahí están tus $ 40. Ahora dame los $ 10 que me debes.
Esa es la última vez que le pido un préstamo de $ 50.
Costello: ¿Cómo puedo prestarle $ 50 ahora? Todo lo que tengo es $ 30.
Abbott: Dame los $ 30 y me deberás $ 20.
Costello: Esto está empeorando todo el tiempo.
¡Primero te debo $ 10, y ahora te debo $ 20!
Abbott: Entonces me debes $ 20. Veinte y 30 son 50.
Costello; No! Veinticinco y 25 es 50.
Abbott: Aquí están tus $ 30. Devuélveme mis $ 20.
Costello: ¡Todo lo que tengo ahora es $ 10!
Juego de números.
Abbott: Toma un número, cualquier número del 1 al 10, y no me digas.
Costello: lo tengo.
Abbott: ¿Es el número par o impar?
Costello: Par.
Abbott: ¿Es el número entre 1 y 3?
Costello: No.
Abbott: ¿Entre 3 y 5?
Costello: No. Creo que lo tengo.
Abbott: ¿Entre 5 y 7?
Costello: si.
Abbott: ¿Número seis?
Costello: bien. . . . ¿Como el hizo eso?
El fallecimiento del Ingeniero y maestro de la Facultad de Ingeniería Mecánica Eléctrica (FIME), René Mario Montante Pardo, consternó a los directivos y alumnos de la Universidad Autónoma de Nuevo León, al confirmarse su muerte el día 22 de septiembre de 2019.
Montante Pardo se distinguió como docente de FIME por el desarrollo de un algoritmo del álgebra lineal para determinar soluciones de un sistema de ecuaciones lineales utilizado para la resolución de matrices con números enteros y que es conocido internacionalmente como "Método Montante".
Fue en 1973 cuando Montante desarrolló este algoritmo cuando los cálculos en los cursos universitarios se tenían que hacer a mano, con el apoyo de la regla de cálculo. En esa época no había ni siquiera calculadoras portátiles, y las computadoras estaban restringidas a unas cuantas en todo el mundo. La HP-35, la calculadora científica de bolsillo original estuvo disponible de 1971 a 1975 y valía del orden de 100 dólares, muy fuera de la capacidad adquisitiva del típico estudiante de una universidad publica mexicana de los setentas.
Montante --- con la motivación docente de explicar el álgebra matricial de una manera que fuera fácil para los alumnos de entender y ejecutar--- desarrollo un método grafico que utilizaba hasta el cálculo final solo números enteros. El proceso del cual nació el Método Montante, fue desarrollado en el año de 1973 y fue publicado en 1976 una vez que se había utilizado para resolver sistemas de ecuaciones lineales.
Montante cursó la escuela primaria en Monterrey, primero en el Colegio México y, después a los 15 años en la Escuela Industrial y Preparatoria Técnica "Álvaro Obregón" donde estudió Técnico Mecánico, llamado Maestro Mecánico. En 1953 regresó a la escuela Álvaro Obregón a la preparatoria tras un año de trabajo en Talleres Industriales, donde vio que a los ingenieros se les pagaba mejor. Durante su estadía en la preparatoria, jugó durante un año con los Bulldog. En 1955 ingresó en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL para estudiar ingeniería mecánica. En 1959 se graduó, y trabajó de 1960 a 1961 en la Fundidora de Fierro y Acero de Monterrey. Después fue a trabajar a Estados Unidos hasta 1963, año en que regresó a Monterrey y a la UANL para ingresar en la carrera de Matemáticas en la Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas (UANL), carrera de la cual se graduó en 1966. Desde 1965 comenzó a dar clases en FIME en la UANL, hasta el año 2001, en el cual se jubiló.
En el mundo hispanohablante el procedimiento de Montante es conocido como el Método Bareiss-Montante, llamado así por sus dos descubridores, René Mario Montante Pardo y Erwin H. Bareiss. Es un algoritmo del álgebra lineal para determinar las soluciones de un sistema de ecuaciones lineales, encontrar matrices inversas, matrices de adjuntos y determinantes. La característica principal del algoritmo de Montante es que trabaja con enteros, lo cual simplifica los cálculos manuales y evita aproximaciones y redondeos en programas ejecutados con computadora.
Aunque al parecer Montante lo redescubrió en sus estudios, un método idéntico ya había sido publicado en la literatura por el matemático Erwin H. Bareiss, quien en 1968 publicó un documento titulado "Sylvester's Identity and Multistep Integer Preserving Gaussian Elimination" en donde se describe como resolver matrices con números enteros.
El artículo de Wikipedia titulado Bareiss algorithm dice:
In mathematics, the Bareiss algorithm, named after Erwin Bareiss, is an algorithm to calculate the determinant or the echelon form of a matrix with integer entries using only integer arithmetic; any divisions that are performed are guaranteed to be exact (there is no remainder). The method can also be used to compute the determinant of matrices with (approximated) real entries, avoiding the introduction any round-off errors beyond those already present in the input.
The general Bareiss algorithm is distinct from the Bareiss algorithm for Toeplitz matrices.
In some Spanish-speaking countries, this algorithm is also known as Bareiss-Montante, because of René Mario Montante Pardo, a professor of the Universidad Autónoma de Nuevo León, Mexico, that popularized the method among his students.
Los editores de Wikipedia me dejan con cara de what. Montante no popularizo el algoritmo de Bareiss, sino que de manera independiente desarrollo un método para enseñar álgebra matricial en una época en que los cálculos solo se podían hacer a mano. La Wikipedia en español concede, probablemente a regañadientes, que:
Debido a que dicho estudio no fue muy difundido, en gran parte de Latinoamérica se conoce como Montante, aunque correctamente debería ser Bareiss-Montante.
El método consiste en ir "pivoteando" en la diagonal principal. Se comienza en el extremo superior izquierdo, el renglón donde está el pivote va a ser el renglón base de todo el sistema y la columna donde está el pivote va a ser la columna base. Con respecto a ese renglón y esa columna, donde está el pivote, se forman determinantes de dos por dos, y siempre se trabaja con números enteros, si apareciera alguna fracción hay un error.
