Archivo de la categoría ‘Geometría’

Geometría proyectiva I

“La Geometría Proyectiva nos ha abierto fácilmente nuevos territorios en nuestra ciencia, y ha sido justamente considerada como un camino real para su campo particular de conocimiento.”

Felix Klein

En líneas muy generales, se pude definir la Geometría Proyectiva como una parte de la Geometría en la que se incluyen aquellas propiedades que permanecen invariantes cuando se realiza una proyección desde un punto. Dicho de otra forma, dos figuras geométricas se consideran equivalentes si se puede obtener la una de la otra mediante una proyección. Por ejemplo, los puntos de la circunferencia C pueden proyectarse desde el punto P en los puntos de la elipse E.

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Si la tierra fuera plana

“Si la tierra fuera plana debería ser infinita”, decía un profesor de filosofía, “de esta forma no llegaríamos nunca a sus límites y ese mundo plano sería metafísicamente habitable” Desde entonces he pensado muchas veces en cómo podría ser la vida en un mundo plano de dimensiones infinitas.

Hay una manera sencilla de convertir nuestra bola terráquea en un plano infinito. Supongamos que cogemos la bola del mundo y la ponemos sobre una mesa. Si queremos saber en que punto de la mesa estaría , por ejemplo, la ciudad de Barcelona, unimos mediante una recta el polo Norte y la ciudad. El punto en donde dicha recta corte al plano de la mesa, será la nueva ubicación de Barcelona. Esto se puede hacer con todos los puntos del mundo y obtener una correspondencia uno-a-uno entre la bola terráquea y el plano. A poco que pensemos nos daremos cuenta de que este tipo de proyección (capaz de conservar los ángulos) no conserva para nada las distancias. Todas las ciudades de los países que se encuentran en el hemisferio Sur están entre sí a distancias razonables. Pero conforme vamos subiendo, las distancias aumentan de forma progresiva hasta el infinito. En las cercanías del Polo Norte, distancias de algunos metros se pueden convertir, en el plano, en varios millones de kilómetros. Para convencerse basta con hacer una sencilla regla de tres. Así, nuestro mundo plano tendría, desde siempre y para siempre, territorios jamás explorados. En particular, el punto que representa el polo Norte, aquel en el que los exploradores clavan una banderita, sería el punto del infinito. Un punto que mirando hacia arriba, en nuestra esfera virtual, podríamos ver, pero jamás alcanzar (quizá sea esta una buena definición del infinito).

Este mundo plano podría tener algunas ventajas, como recursos naturales inagotables, pero también algunos inconvenientes serios: en un plano no orientable es muy fácil perderse. A lo mejor el mundo es redondo para que no nos perdamos, por muchas vueltas que le demos.

LA VANGUARDIA – 25-01-1997

Triángulos (III)

Este artículo es la continuación de Triángulos (II).

Teorema de Feuerbach

El teorema del matemático alemán Karl Wilhelm Feuerbach (1800-1834) está considerado como una de las grandes cumbres de la geometría del triángulo, incluso se le ha calificado como “la joya de la geometría del siglo XIX”. J. L. Coolidge (1873-1954), matemático e historiador de las Matemáticas dijo en una ocasión que era “el teorema más bello de la geometría elemental que se ha descubierto desde la época de Euclides”. Se trata de un teorema que relaciona puntos singulares del triángulo con circunferencias. Y para comprender mejor su alcance es interesante hacer antes algunas puntualizaciones sobre puntos y circunferencias.

Está claro que un punto no determina una circunferencia, ya que dado éste hay infinitas circunferencias que pasan por él. Lo mismo sucede si se dan dos puntos, ya que también hay infinitas circunferencias que pasan por ambos. Es lo que se denomina un haz de circunferencias. En cambio, por tres puntos no alineados pasa una y sólo una circunferencia, que queda determinada por dichos puntos. Este es el motivo por el que sólo existe una circunferencia circunscrita a un triangulo, que es la que pasa por sus tres vértices. A partir de aquí, las condiciones se empiezan a hacer mucho más restrictivas. Dados cuatro puntos cualesquiera no tenemos garantizado que exista una circunferencia que pase por los cuatro. Y si aumentamos el número de puntos la cosa se pone cada vez más difícil. El Teorema de Feuerbach nos habla de una circunferencia que pasa por ¡nueve puntos!

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Números imaginarios

“El espíritu Divino halló una sublime expresión en esa maravilla del análisis, ese portento del mundo ideal, ese anfibio entre el ser y el no ser que llamamos la raíz imaginaria de la unidad negativa”.

Leibniz

Ningún matemático se sentó un día en su mesa y dijo ¡voy a construir los números imaginarios! Aparecieron solos, como fantasmas, en las soluciones de algunas ecuaciones. Y como fantasmas permanecieron durante siglos apareciendo aquí y allá, incomodando a todos con su presencia. La mayoría de los matemáticos estuvieron evitándolos o ignorándolos, hasta que un día, estos fantasmas, los números imaginarios, se integraron con pleno derecho en los cálculos. Se les aceptó como soluciones de ecuaciones y adquirieron una identidad propia, y pasaron a ser un concepto fundamental en las Matemáticas y de presencia obligada en cualquier texto de enseñanza elemental.

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Triángulos (II)

Hoy veremos más nociones sobre triángulos, para ampliar los conceptos que ya vimos en Triángulos (I).

Centros

Veamos algunos de los puntos importantes que se pueden observar en un triángulo cualquiera. El primero de ellos es el que quedaba definido en el experimento que propusimos al principio con papel y lápiz y en el que habíamos empezado a trazar mediatrices. Se define la mediatriz de un segmento como la recta perpendicular al mismo en su punto medio. El punto en el que se cortan las tres mediatrices recibe el nombre de circuncentro y es precisamente el centro de la circunferencia circunscrita al triángulo, es decir, el de la circunferencia que pasa por los tres vértices del mismo.

Circuncentro

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Triángulos (I)

El triángulo, una de las figuras geométricas más simples que se pueden concebir, es una fuente inagotable de propiedades y teoremas. Muchos de estos resultados pueden ser descritos en un curso escolar, pero la gran mayoría requiere el concurso de Matemáticas profesionales.

Los triángulos, junto con las circunferencias, son las primeras figuras geométricas que aprenden a dibujar los niños. Son, sin duda, las más simples, pero como sucede a menudo en Matemáticas, lo más simple puede desembocar en grandes complejidades y encerrar muchos misterios. Todo lo que actualmente se conoce sobre las propiedades de los triángulos apenas cabría en una docena de gruesos volúmenes.
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Homotecias e inversiones

Homotecias e inversiones son dos tipos de transformaciones del plano que, aparte de su valor puramente geométrico, tienen diversas aplicaciones en la vida práctica. Las primeras se utilizan en cartografía, diseño e ingeniería. Las segundas en campos tan diversos como la electrotecnia o la mecánica de fluidos.

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Movimientos Celestes

La curiosidad y la necesidad, los dos grandes motores del desarrollo científico, se dieron cita, desde los más remotos orígenes de la cultura, en el estudio de los movimientos celestes. Una investigación que dio lugar al nacimiento de la trigonometría esférica y que actualmente requiere de un enorme arsenal de herramientas matemáticas.

El universo que nos rodea se pierde en las profundidades del infinito, pero su contemplación en una noche despejada nos muestra una enorme y negra esfera maravillosamente decorada por una infinidad de brillantes cuerpos celestes. Este punto de vista, aún siendo conscientes de que no es real, nos permite estudiar los cielos con la ayuda de una valiosa herramienta que es la Trigonometría Esférica. Estudiar y comprender las dinámicas que rigen los movimientos de los astros requiere, antes que nada, un sistema que permita determinar sus posiciones, o lo que es lo mismo, hacer un mapa del cielo. Para ello se han establecido diferentes sistemas de coordenadas. Unos toman como punto de referencia el lugar desde el que se realizan las observaciones y proporcionan coordenadas locales. Otros, en cambio, toman como referencia el globo terráqueo, estableciendo coordenadas generales, válidas para cualquier observador.

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