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Matemática para todos y de las simetrías - Ciencia en la Escuela

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<strong>Matemática</strong> <strong>para</strong> <strong>todos</strong><br />

Fascículo<br />

El mundo <strong>de</strong> los movimi<strong>en</strong>tos<br />

Geometría III y <strong>de</strong> <strong><strong>la</strong>s</strong> <strong>simetrías</strong><br />

“Los que conoc<strong>en</strong> a este señor <strong>de</strong>ploraban y <strong>de</strong>ploran que no se haya hecho uso <strong>de</strong> <strong><strong>la</strong>s</strong><br />

v<strong>en</strong>tajas que ofrece un jov<strong>en</strong> v<strong>en</strong>ezo<strong>la</strong>no que a una vasta ilustración <strong>en</strong> <strong><strong>la</strong>s</strong> matemáticas<br />

que ha estudiado por más <strong>de</strong> catorce años <strong>en</strong> España y Francia, une <strong>la</strong> noble ambición<br />

<strong>de</strong> consagrarse al bi<strong>en</strong> <strong>de</strong> su país sin más recomp<strong>en</strong>sa, a<strong>de</strong>más <strong>de</strong> una módica subsist<strong>en</strong>cia,<br />

que el honor <strong>de</strong> tributarle sus servicios y merecer <strong>de</strong> este modo <strong>la</strong> estimación pública”.<br />

José María Vargas, refiriéndose a Juan Manuel Cajigal (<strong>en</strong> el tope), <strong>en</strong> su informe <strong>de</strong>l 3 <strong>de</strong> octubre <strong>de</strong> 1830 <strong>en</strong><br />

re<strong>la</strong>ción con <strong>la</strong> creación <strong>de</strong> <strong>la</strong> Aca<strong>de</strong>mia <strong>de</strong> <strong>Matemática</strong>, <strong>de</strong> <strong>la</strong> que Cajigal fue su primer maestro y primer director.<br />

Juan Manuel Cajigal y<br />

Odoardo (1803-1856)<br />

Ing<strong>en</strong>iero, militar, matemático<br />

y periodista v<strong>en</strong>ezo<strong>la</strong>no<br />

Wapa <strong>de</strong> <strong>la</strong> etnia panare<br />

don<strong>de</strong> se observan<br />

<strong>simetrías</strong>.<br />

Fotografía: Cristina Paván, Casa Alejo<br />

Zuloaga. San Joaquín, estado<br />

Carabobo.


Descubri<strong>en</strong>do el mundo <strong>de</strong> los movimi<strong>en</strong>tos<br />

050<br />

A<br />

Original<br />

TRASLACIÓN<br />

A’<br />

Imag<strong>en</strong><br />

La geometría no es sólo el estudio <strong>de</strong> <strong><strong>la</strong>s</strong> figuras y sus propieda<strong>de</strong>s, sino<br />

también los movimi<strong>en</strong>tos <strong>de</strong> esas figuras. El <strong>de</strong>slizarse <strong>en</strong> una patineta o <strong>en</strong><br />

una pista <strong>de</strong> hielo, tras<strong>la</strong>darse <strong>en</strong> una escalera mecánica, girar <strong>en</strong> un auto<br />

o <strong>en</strong> <strong>la</strong> rueda o verse <strong>en</strong> un espejo son movimi<strong>en</strong>tos físicos. Algo interesante<br />

<strong>en</strong> estos movimi<strong>en</strong>tos es que <strong>la</strong> persona o el objeto que se <strong>de</strong>sliza, gira o se<br />

voltea no cambia <strong>de</strong> forma ni tamaño. Esos movimi<strong>en</strong>tos induc<strong>en</strong> <strong>en</strong> <strong>la</strong><br />

geometría el estudio <strong>de</strong> <strong><strong>la</strong>s</strong> transformaciones <strong>de</strong> figuras. Tras<strong>la</strong>ción, rotación,<br />

reflexión <strong>de</strong> figuras son movimi<strong>en</strong>tos estudiados por <strong>la</strong> geometría. La geometría<br />

<strong>de</strong>scribe los movimi<strong>en</strong>tos al estudiar <strong>la</strong> correspon<strong>de</strong>ncia <strong>en</strong>tre los puntos <strong>de</strong><br />

<strong>la</strong> figura original y los puntos <strong>de</strong> <strong>la</strong> nueva figura o imag<strong>en</strong>.<br />

I<br />

I<br />

sometrías<br />

Cada imag<strong>en</strong> es <strong>la</strong> transformada <strong>de</strong> una figura. Observa <strong>en</strong> <strong><strong>la</strong>s</strong> imág<strong>en</strong>es <strong>de</strong><br />

abajo cómo a cada punto <strong>de</strong> <strong>la</strong> figura original (A) le correspon<strong>de</strong> un solo punto<br />

<strong>de</strong> <strong>la</strong> imag<strong>en</strong> (A’) y a cada punto <strong>de</strong> <strong>la</strong> imag<strong>en</strong> le correspon<strong>de</strong> un solo punto<br />

<strong>de</strong> <strong>la</strong> figura original. Estas transformaciones ti<strong>en</strong><strong>en</strong> algo adicional: no cambian<br />

el tamaño ni <strong>la</strong> forma <strong>de</strong> <strong>la</strong> figura, sólo cambian su posición. Estas transformacio-<br />

nes se l<strong>la</strong>man isometrías. La pa<strong>la</strong>bra isometría (iso: igual, metría: medida)<br />

<strong>de</strong>scribe muy bi<strong>en</strong> estos movimi<strong>en</strong>tos. Las tras<strong>la</strong>ciones, rotaciones y reflexiones<br />

son isometrías. Veremos como estos movimi<strong>en</strong>tos son utilizados <strong>en</strong> los diseños<br />

<strong>de</strong> papel tapiz, diseños <strong>de</strong> cerámicas y <strong>en</strong> el arte <strong>en</strong> g<strong>en</strong>eral.<br />

A<br />

Original<br />

ROTACIÓN<br />

Imag<strong>en</strong><br />

REFLEXIÓN<br />

Fundación POLAR • <strong>Matemática</strong> <strong>para</strong> <strong>todos</strong> • Fascículo 4 - El mundo <strong>de</strong> los movimi<strong>en</strong>tos y <strong>de</strong> <strong><strong>la</strong>s</strong> <strong>simetrías</strong> - GEOMETRÍA 3<br />

A’<br />

AA’<br />

sometrías<br />

Imag<strong>en</strong>Original


Simetría axial o reflexión respecto <strong>de</strong> una recta (bi<strong>la</strong>teral)<br />

En <strong>la</strong> naturaleza, <strong>en</strong> el arte, <strong>en</strong> <strong><strong>la</strong>s</strong><br />

cerámicas, papeles <strong>de</strong> <strong>de</strong>coración<br />

<strong>de</strong> <strong><strong>la</strong>s</strong> pare<strong>de</strong>s (ornam<strong>en</strong>tación<br />

geométrica) y otros, se <strong>en</strong>cu<strong>en</strong>tran<br />

<strong>simetrías</strong> bi<strong>la</strong>terales (reflexiones<br />

respecto <strong>de</strong> rectas o ejes).<br />

Eje <strong>de</strong> simetría<br />

Completa <strong>la</strong> figura<br />

según el eje <strong>de</strong> simetría<br />

Torre Eiffel<br />

París, Francia.<br />

Estrel<strong>la</strong> <strong>de</strong> seis puntas<br />

(<strong>la</strong> estrel<strong>la</strong> <strong>de</strong> David)<br />

simétrica según diversos<br />

ejes. Dibuja los otros<br />

ejes <strong>de</strong> simetría.<br />

ppppppppppp<br />

ppppppppppp<br />

La secu<strong>en</strong>cia <strong>de</strong> letras b es<br />

simétrica <strong>de</strong> <strong>la</strong> secu<strong>en</strong>cia <strong>de</strong><br />

letras p respecto al eje t.<br />

Fundación POLAR • <strong>Matemática</strong> <strong>para</strong> <strong>todos</strong> • Fascículo 4 - El mundo <strong>de</strong> los movimi<strong>en</strong>tos y <strong>de</strong> <strong><strong>la</strong>s</strong> <strong>simetrías</strong> - GEOMETRÍA 3<br />

Eje t<br />

Eje<br />

051


Simetría axial o reflexión respecto <strong>de</strong> una recta (bi<strong>la</strong>teral)<br />

El hexágono regu<strong>la</strong>r y <strong>la</strong> flor con<br />

seis pétalos son simétricos respecto<br />

al eje r. Dibuja los otros<br />

ejes <strong>de</strong> simetría.<br />

Iglesia <strong>de</strong> Santa Teresa<br />

Caracas, 27 <strong>de</strong> octubre <strong>de</strong> 1876<br />

Una forma práctica <strong>de</strong> realizar <strong>simetrías</strong> axiales es<br />

<strong>la</strong> sigui<strong>en</strong>te: Se dibuja una figura <strong>en</strong> un papel<br />

transpar<strong>en</strong>te, se dob<strong>la</strong> <strong>en</strong> alguna parte<br />

(preferiblem<strong>en</strong>te <strong>la</strong> recta <strong>de</strong>l pliegue que no atraviese<br />

<strong>la</strong> figura) y se calca <strong>la</strong> figura. Al <strong>de</strong>splegar el papel<br />

resultan dos figuras simétricas respecto <strong>de</strong> <strong>la</strong> recta<br />

<strong>de</strong> pliegue. Esto también se pue<strong>de</strong> realizar con dos<br />

acetatos superpuestos.<br />

Las sigui<strong>en</strong>tes letras ti<strong>en</strong><strong>en</strong> ejes <strong>de</strong> simetría.<br />

Dibuja otras que también lo t<strong>en</strong>gan.<br />

052<br />

N<br />

P’<br />

Eje r<br />

S<br />

M<br />

M’<br />

S’<br />

Eje <strong>de</strong> reflexión r<br />

En diseños geométricos hay gran variedad <strong>de</strong> <strong>simetrías</strong> bi<strong>la</strong>terales.<br />

P<br />

N’<br />

Una reflexión o simetría axial es una isometría <strong>de</strong>l<br />

p<strong>la</strong>no que <strong>de</strong>ja fijos los puntos <strong>de</strong> una recta r (el<br />

eje <strong>de</strong> reflexión o <strong>de</strong> simetría).<br />

Si P es un punto que no pert<strong>en</strong>ece al eje r, <strong>en</strong>tonces<br />

su imag<strong>en</strong> P’, mediante <strong>la</strong> reflexión <strong>de</strong>l eje r, es tal<br />

que PP’ es perp<strong>en</strong>dicu<strong>la</strong>r a r y <strong><strong>la</strong>s</strong> distancias <strong>de</strong><br />

los puntos P y P’ a r son iguales (el eje r es mediatriz<br />

<strong>de</strong>l segm<strong>en</strong>to PP’).<br />

Fundación POLAR • <strong>Matemática</strong> <strong>para</strong> <strong>todos</strong> • Fascículo 4 - El mundo <strong>de</strong> los movimi<strong>en</strong>tos y <strong>de</strong> <strong><strong>la</strong>s</strong> <strong>simetrías</strong> - GEOMETRÍA 3


Las que no ti<strong>en</strong><strong>en</strong> puntos fijos<br />

son <strong><strong>la</strong>s</strong> tras<strong>la</strong>ciones (simetría<br />

<strong>de</strong> tras<strong>la</strong>ción).<br />

Simetrías <strong>de</strong> tras<strong>la</strong>ción, rotación y axial<br />

INTERESANTE<br />

Las isometrías (movimi<strong>en</strong>tos rígidos o congru<strong>en</strong>cias) <strong>de</strong> un p<strong>la</strong>no, difer<strong>en</strong>tes <strong>de</strong> <strong>la</strong> i<strong>de</strong>ntidad, se<br />

c<strong><strong>la</strong>s</strong>ifican según <strong>la</strong> cantidad <strong>de</strong> puntos fijos que ti<strong>en</strong><strong>en</strong>.<br />

A<br />

B<br />

A’<br />

B’<br />

Las que ti<strong>en</strong><strong>en</strong> un único punto fijo<br />

O, son <strong><strong>la</strong>s</strong> rotaciones <strong>de</strong> c<strong>en</strong>tro O<br />

(simetría rotacional). Las<br />

rotaciones <strong>de</strong> ángulo 180º son <strong><strong>la</strong>s</strong><br />

<strong>simetrías</strong> c<strong>en</strong>trales.<br />

Hay <strong><strong>la</strong>s</strong> combinaciones (composiciones) <strong>de</strong> esos tipos <strong>de</strong><br />

isometrías, <strong>en</strong>tre <strong><strong>la</strong>s</strong> que m<strong>en</strong>cionamos <strong><strong>la</strong>s</strong> reflexiones con<br />

<strong>de</strong>slizami<strong>en</strong>to: es una reflexión seguida <strong>de</strong> una tras<strong>la</strong>ción<br />

<strong>para</strong>le<strong>la</strong> al eje <strong>de</strong> reflexión (o <strong>en</strong> el or<strong>de</strong>n contrario). Ese<br />

tipo <strong>de</strong> isometría se manifiesta <strong>en</strong> <strong><strong>la</strong>s</strong> huel<strong><strong>la</strong>s</strong> que <strong>de</strong>jan los<br />

pies al caminar sobre <strong>la</strong> ar<strong>en</strong>a <strong>de</strong> p<strong>la</strong>ya y <strong>en</strong> <strong>la</strong> disposición<br />

<strong>de</strong> hojas <strong>de</strong> helechos, <strong>en</strong>tre otros.<br />

A’<br />

B’<br />

O<br />

Las <strong>simetrías</strong> han sido utilizadas <strong>de</strong>s<strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

antigüedad por diversas civilizaciones. Los<br />

sumerios fueron particu<strong>la</strong>rm<strong>en</strong>te aficionados a<br />

<strong>la</strong> simetría bi<strong>la</strong>teral, <strong>de</strong> esto hay gran variedad<br />

<strong>de</strong> ejemplos.<br />

Para H. Weyl “La simetría, in<strong>de</strong>p<strong>en</strong>di<strong>en</strong>tem<strong>en</strong>te<br />

<strong>de</strong> <strong>la</strong> amplitud con que se <strong>de</strong>fina su significado,<br />

es una i<strong>de</strong>a por medio <strong>de</strong> <strong>la</strong> cual el hombre, a<br />

través <strong>de</strong> los tiempos, ha int<strong>en</strong>tado compr<strong>en</strong><strong>de</strong>r<br />

y crear or<strong>de</strong>n, belleza y perfección”.<br />

También nuestras pob<strong>la</strong>ciones indíg<strong>en</strong>as se val<strong>en</strong><br />

<strong>de</strong> <strong>la</strong> simetría <strong>para</strong> <strong>la</strong> <strong>de</strong>coración <strong>de</strong> diversos<br />

objetos como <strong><strong>la</strong>s</strong> cestas. La fotografía nos da un<br />

excel<strong>en</strong>te ejemplo <strong>de</strong> ello.<br />

Las que ti<strong>en</strong><strong>en</strong> más <strong>de</strong> un punto fijo,<br />

por lo tanto ti<strong>en</strong><strong>en</strong> fijos <strong>todos</strong> los<br />

puntos <strong>de</strong> una recta, son <strong><strong>la</strong>s</strong><br />

reflexiones cuyo eje es esa recta<br />

(simetría axial o bi<strong>la</strong>teral).<br />

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A<br />

B<br />

A<br />

B<br />

A’<br />

B’<br />

053


Simetría y <strong>de</strong>coración<br />

Utilizando un motivo (una figura) y por repetición <strong>de</strong>l mismo, mediante <strong>simetrías</strong><br />

<strong>de</strong> diversos tipos, se obti<strong>en</strong><strong>en</strong> diseños geométricos con los cuales se pue<strong>de</strong>n<br />

realizar ornam<strong>en</strong>taciones (<strong>de</strong>coraciones). Cuando el motivo g<strong>en</strong>erador se repite<br />

a lo <strong>la</strong>rgo <strong>de</strong> una faja, se obti<strong>en</strong><strong>en</strong> los frisos (bandas o c<strong>en</strong>efas) y si se recubre<br />

una parte <strong>de</strong>l p<strong>la</strong>no, sin <strong>de</strong>jar “huecos” ni superponerse (bi<strong>en</strong> acop<strong>la</strong>dos), se<br />

obti<strong>en</strong><strong>en</strong> mosaicos o tese<strong>la</strong>ciones. También hay diseños <strong>de</strong>nominados grupos<br />

puntuales <strong>de</strong> Leonardo (<strong>en</strong> honor a Leonardo da Vinci) que son figuras con<br />

c<strong>en</strong>tro (un punto fijo: rotaciones con un c<strong>en</strong>tro <strong>en</strong> ese punto y reflexiones<br />

respecto <strong>de</strong> ejes que pasan por ese punto).<br />

Un friso con motivo g<strong>en</strong>erador<br />

Parti<strong>en</strong>do <strong>de</strong> un<br />

054<br />

(Motivo inicial o motivo g<strong>en</strong>erador) al que aplicamos sucesivas<br />

isometrías bi<strong>la</strong>terales y rotacionales (un grupo puntual o <strong>de</strong><br />

Leonardo).<br />

Motivo g<strong>en</strong>erador Simetría axial Rotación <strong>de</strong> 180º<br />

(180º = 360º/2)<br />

Crea tu propio<br />

friso<br />

Rotación <strong>de</strong> 90º<br />

(90º = 360º/4)<br />

Rotación <strong>de</strong> 72º<br />

(72º = 360º/5)<br />

Pa<strong>la</strong>cio Saarbrück<strong>en</strong><br />

Alemania<br />

Rotación <strong>de</strong> 120º<br />

(120º = 360º/3)<br />

Rotación <strong>de</strong> 60º<br />

(60º = 360º/6)<br />

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El polihueso Primero se construye el hueso a partir <strong>de</strong> un cuadrado y luego se acop<strong>la</strong>n éstos <strong>para</strong> construir<br />

el embaldosado.<br />

C<br />

A B<br />

D<br />

La pajarita<br />

A<br />

Cuadrado<br />

C<br />

Geometría y arte<br />

El arte islámico es muy rico <strong>en</strong> diseños geométricos. Entre estos, los árabes<br />

<strong>de</strong>coraron sus pa<strong>la</strong>cios con una gran variedad <strong>de</strong> ornam<strong>en</strong>tos construidos a<br />

partir <strong>de</strong> figuras geométricas mediante su repetición y acop<strong>la</strong>mi<strong>en</strong>to. Este arte<br />

islámico ti<strong>en</strong>e su mayor expon<strong>en</strong>te <strong>en</strong> <strong>la</strong> Alhambra <strong>de</strong> Granada. Dos ejemplos<br />

<strong>de</strong> estos mosaicos son el polihueso y <strong>la</strong> pajarita.<br />

Capil<strong>la</strong> <strong>de</strong> Vil<strong>la</strong>viciosa<br />

Córdoba, España.<br />

A B<br />

D<br />

Se construye el motivo g<strong>en</strong>erador y luego se acop<strong>la</strong>n.<br />

Triángulo<br />

equilátero<br />

B<br />

C<br />

B’<br />

A<br />

A’<br />

C’<br />

C<br />

B<br />

A B<br />

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D<br />

C<br />

055


Mauritz Cornelis Escher<br />

Descubri<strong>en</strong>do el mundo <strong>de</strong> los movimi<strong>en</strong>tos<br />

(1898-1972)<br />

A<br />

Reto<br />

C<br />

056<br />

D<br />

Observa, abajo, <strong>la</strong> creación <strong>de</strong> un “pez<br />

vo<strong>la</strong>dor” (M.C. Escher) a partir <strong>de</strong> un<br />

triángulo equilátero.<br />

Observa <strong><strong>la</strong>s</strong> modificaciones y rotaciones <strong>de</strong> un<br />

triángulo equilátero. Recorta el mo<strong>de</strong>lo y tese<strong>la</strong> el<br />

p<strong>la</strong>no como se ve a <strong>la</strong> <strong>de</strong>recha. Nombra todas <strong><strong>la</strong>s</strong><br />

rotaciones con c<strong>en</strong>tro <strong>en</strong> el punto P que aplica<br />

esta tese<strong>la</strong> sobre sí misma.<br />

B<br />

A<br />

C<br />

D<br />

C<br />

Rotaciones y embaldosar<br />

El artista ho<strong>la</strong>ndés M. C. Escher, inspirado <strong>en</strong> el<br />

embaldosado <strong>de</strong> La Alhambra <strong>en</strong> España, apr<strong>en</strong>dió<br />

a usar tras<strong>la</strong>ciones, rotaciones y reflexiones <strong>para</strong><br />

cambiar <strong>la</strong> forma <strong>de</strong> los triángulos equiláteros,<br />

<strong>para</strong>lelogramos y hexágonos regu<strong>la</strong>res <strong>en</strong> figuras<br />

como pájaros, peces y reptiles que también<br />

sirvieran <strong>para</strong> embaldosar. A <strong>la</strong> izquierda está una<br />

ilustración don<strong>de</strong> utilizó rotaciones sobre el cambio<br />

<strong>de</strong> forma <strong>de</strong> un polígono. Observa, abajo, <strong>la</strong><br />

creación <strong>de</strong> <strong>la</strong> figura <strong>de</strong> un pato a partir <strong>de</strong>l polígono<br />

ABCD.<br />

A<br />

B<br />

C<br />

A<br />

D<br />

B<br />

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C<br />

A<br />

B<br />

A<br />

C<br />

D<br />

B<br />

Observa cómo con pequeñas variaciones <strong>en</strong> <strong><strong>la</strong>s</strong> curvas aparecerá <strong>la</strong> figura<br />

<strong>de</strong> un pájaro <strong>en</strong> vez <strong>de</strong> pez vo<strong>la</strong>dor. Recorta el mo<strong>de</strong>lo y tese<strong>la</strong> el p<strong>la</strong>no.<br />

C<br />

A<br />

B<br />

C<br />

A<br />

B<br />

C<br />

C<br />

A<br />

A<br />

B<br />

P<br />

B<br />

B


Rotaciones<br />

Girar, como <strong>de</strong>slizar, es un movimi<strong>en</strong>to físico que hemos experim<strong>en</strong>tado <strong>de</strong>s<strong>de</strong><br />

temprana edad, abrir <strong>la</strong> puerta <strong>de</strong> un cuarto, ver girar <strong><strong>la</strong>s</strong> agujas <strong>de</strong> un reloj,<br />

<strong>en</strong> un <strong>en</strong>granaje, <strong><strong>la</strong>s</strong> ruedas <strong>de</strong> una bicicleta o <strong>de</strong> un automóvil, <strong>en</strong> un tiovivo,<br />

<strong>en</strong> muchas obras <strong>de</strong> arte.<br />

<strong>Matemática</strong> <strong>para</strong> <strong>todos</strong><br />

El mundo <strong>de</strong> los movimi<strong>en</strong>tos<br />

y <strong>de</strong> <strong><strong>la</strong>s</strong> <strong>simetrías</strong><br />

Dibuja un punto P y un punto O <strong>en</strong> el<br />

cua<strong>de</strong>rno y copia el punto P <strong>en</strong> una hoja<br />

<strong>de</strong> papel transpar<strong>en</strong>te. Fija <strong>en</strong> el punto O<br />

el papel transpar<strong>en</strong>te, con un alfiler, y gira<br />

el papel hacia <strong>la</strong> <strong>de</strong>recha. Marca con P’ <strong>la</strong><br />

nueva posición <strong>de</strong> P. P’ es <strong>la</strong> imag<strong>en</strong> rotada<br />

<strong>de</strong>l punto P.<br />

En una rotación, los puntos <strong>de</strong> cualquier<br />

figura original giran una cantidad constante<br />

<strong>de</strong> grados alre<strong>de</strong>dor <strong>de</strong> un punto fijo. Así:<br />

un punto fijo, el punto O (c<strong>en</strong>tro <strong>de</strong> rotación)<br />

y el punto rotado <strong>de</strong>fin<strong>en</strong> una rotación.<br />

OBSERVA ROTACIONES CON EL GEOPLANO<br />

Girar un<br />

cuarto <strong>de</strong><br />

vuelta o 90º<br />

alre<strong>de</strong>dor<br />

<strong>de</strong>l punto<br />

c<strong>en</strong>tro.<br />

Símbolo Shinto: repres<strong>en</strong>ta <strong>la</strong><br />

revolución <strong>de</strong>l Universo<br />

P<br />

O<br />

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Fascículo<br />

O<br />

P’<br />

Movimi<strong>en</strong>to perpetuo <strong>de</strong><br />

Leonardo da Vinci<br />

P P P’<br />

Girar media<br />

vuelta o 180º<br />

alre<strong>de</strong>dor <strong>de</strong>l<br />

punto c<strong>en</strong>tro.<br />

ángulo<br />

O<br />

057


Descubri<strong>en</strong>do el mundo <strong>de</strong> los movimi<strong>en</strong>tos<br />

Tras<strong>la</strong>dar y embaldosar<br />

Embaldosar o tese<strong>la</strong>r un p<strong>la</strong>no consiste <strong>en</strong> cubrir el<br />

p<strong>la</strong>no con figuras <strong>de</strong> tal forma que no que<strong>de</strong>n huecos<br />

<strong>en</strong>tre <strong><strong>la</strong>s</strong> figuras ni que <strong><strong>la</strong>s</strong> figuras se so<strong>la</strong>p<strong>en</strong>.<br />

Observa cómo <strong>la</strong> tras<strong>la</strong>ción <strong>de</strong> un octógono y <strong>de</strong> un<br />

cuadrado constituye el embaldosado <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>de</strong>recha<br />

(mosaico semirregu<strong>la</strong>r)<br />

Observa un embaldosado especial: El salto <strong>de</strong>l sapo, creación <strong>de</strong> Robert Canete,<br />

un estudiante <strong>de</strong> geometría. Observa <strong>la</strong> creación <strong>de</strong> <strong>la</strong> figura que se tras<strong>la</strong>da por<br />

cambio <strong>de</strong> los <strong>la</strong>dos opuestos <strong>de</strong> un cuadrado.<br />

A B<br />

D<br />

Reto<br />

C<br />

Corta el rectángulo según el<br />

mo<strong>de</strong>lo y tese<strong>la</strong> el p<strong>la</strong>no.<br />

Observa que lo que quitas<br />

<strong>en</strong> un <strong>la</strong>do lo agregas <strong>en</strong> el<br />

<strong>la</strong>do opuesto.<br />

058<br />

A B<br />

D<br />

C<br />

A B<br />

Fundación POLAR • <strong>Matemática</strong> <strong>para</strong> <strong>todos</strong> • Fascículo 4 - El mundo <strong>de</strong> los movimi<strong>en</strong>tos y <strong>de</strong> <strong><strong>la</strong>s</strong> <strong>simetrías</strong> - GEOMETRÍA 3<br />

D<br />

C<br />

B<br />

A


En papel cuadricu<strong>la</strong>do o <strong>en</strong> papel<br />

punteado, el vector tras<strong>la</strong>ción<br />

pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>finirse usando un par<br />

or<strong>de</strong>nado: el primer número<br />

expresa <strong>la</strong> distancia <strong>en</strong> <strong>la</strong> que<br />

un punto <strong>de</strong> <strong>la</strong> figura se mueve<br />

horizontalm<strong>en</strong>te y el segundo<br />

número cuánto se mueve<br />

verticalm<strong>en</strong>te. La primera figura<br />

se movió ocho unida<strong>de</strong>s a <strong>la</strong><br />

<strong>de</strong>recha y tres unida<strong>de</strong>s hacia<br />

arriba: vector tras<strong>la</strong>ción (8,3).<br />

Segunda figura, vector tras<strong>la</strong>ción<br />

(4,1).<br />

A<br />

Tras<strong>la</strong>ciones<br />

Observa mo<strong>de</strong>los físicos <strong>de</strong> tras<strong>la</strong>ciones: montarse<br />

<strong>en</strong> un asc<strong>en</strong>sor o <strong>en</strong> una escalera mecánica y pasar<br />

<strong>de</strong> un piso a otro <strong>de</strong> un edificio, el <strong>de</strong>slizarse por<br />

un tobogán recto, el caminar <strong>de</strong> un punto a otro <strong>en</strong><br />

una calle.<br />

Dibuja un triángulo o una media luna <strong>en</strong> tu cua<strong>de</strong>rno<br />

y cópialos <strong>en</strong> una hoja <strong>de</strong> papel transpar<strong>en</strong>te. Desliza<br />

<strong>la</strong> hoja una cierta distancia, <strong>en</strong> cualquier dirección,<br />

sin que gire y copia <strong><strong>la</strong>s</strong> figuras <strong>en</strong> el cua<strong>de</strong>rno: <strong>la</strong><br />

nueva figura es <strong>la</strong> imag<strong>en</strong> tras<strong>la</strong>dada <strong>de</strong> <strong>la</strong> original.<br />

B<br />

Original<br />

C<br />

C<br />

A<br />

A’<br />

B<br />

Imag<strong>en</strong><br />

Fundación POLAR • <strong>Matemática</strong> <strong>para</strong> <strong>todos</strong> • Fascículo 4 - El mundo <strong>de</strong> los movimi<strong>en</strong>tos y <strong>de</strong> <strong><strong>la</strong>s</strong> <strong>simetrías</strong> - GEOMETRÍA 3<br />

C’<br />

Los puntos <strong>de</strong> <strong>la</strong> figura original se movieron <strong>la</strong> misma<br />

distancia a lo <strong>la</strong>rgo <strong>de</strong> trayectorias <strong>para</strong>le<strong><strong>la</strong>s</strong> (<strong>la</strong><br />

misma dirección) dando orig<strong>en</strong> a <strong>la</strong> imag<strong>en</strong>. Así,<br />

una distancia y una dirección <strong>de</strong>fin<strong>en</strong> una tras<strong>la</strong>ción.<br />

Se utiliza una flecha, l<strong>la</strong>mada vector tras<strong>la</strong>ción.<br />

La longitud <strong>de</strong> <strong>la</strong> flecha <strong>de</strong>fine <strong>la</strong> distancia, y su<br />

dirección, <strong>la</strong> dirección <strong>de</strong> tras<strong>la</strong>ción.<br />

B<br />

’<br />

Exist<strong>en</strong> muchas máquinas que combinan movimi<strong>en</strong>tos <strong>de</strong><br />

rotación y tras<strong>la</strong>ción. Una <strong>de</strong> el<strong><strong>la</strong>s</strong> es el motor <strong>de</strong> los<br />

automóviles: los pistones se tras<strong>la</strong>dan y con el árbol <strong>de</strong><br />

levas g<strong>en</strong>eran un movimi<strong>en</strong>to <strong>de</strong> rotación que al final hace<br />

que el automóvil se tras<strong>la</strong><strong>de</strong>. Averigua qué otras cosas<br />

utilizan estos dos movimi<strong>en</strong>tos simultáneam<strong>en</strong>te y<br />

discúte<strong><strong>la</strong>s</strong> con tus amigos y profesor o maestro.<br />

C’<br />

A’<br />

B’<br />

Original<br />

Imag<strong>en</strong><br />

059


Las que no ti<strong>en</strong><strong>en</strong> puntos fijos<br />

son <strong><strong>la</strong>s</strong> tras<strong>la</strong>ciones.<br />

Descubri<strong>en</strong>do el mundo <strong>de</strong> los movimi<strong>en</strong>tos<br />

INTERESANTE<br />

Las isometrías (movimi<strong>en</strong>tos rígidos o congru<strong>en</strong>cias) <strong>de</strong>l espacio, difer<strong>en</strong>tes <strong>de</strong> <strong>la</strong> i<strong>de</strong>ntidad,<br />

se c<strong><strong>la</strong>s</strong>ifican según los puntos fijos que ti<strong>en</strong><strong>en</strong>:<br />

En un cilindro se pue<strong>de</strong>n observar estos tres tipos <strong>de</strong> isometrías:<br />

Las que ti<strong>en</strong><strong>en</strong> una recta <strong>de</strong><br />

puntos fijos (un eje) son <strong><strong>la</strong>s</strong><br />

rotaciones <strong>en</strong> torno <strong>de</strong> esa<br />

recta.<br />

También hay <strong><strong>la</strong>s</strong> combinaciones (composiciones) <strong>de</strong> esos tipos <strong>de</strong> isometrías.<br />

Semejanzas<br />

Eje<br />

Las que ti<strong>en</strong><strong>en</strong> un p<strong>la</strong>no <strong>de</strong> puntos fijos,<br />

son <strong><strong>la</strong>s</strong> <strong>simetrías</strong> especu<strong>la</strong>res (simetría<br />

respecto a un espejo).<br />

Eje<br />

P<strong>la</strong>no o espejo<br />

A<strong>de</strong>más <strong>de</strong> <strong><strong>la</strong>s</strong> isometrías, bi<strong>en</strong> sea <strong>de</strong> un p<strong>la</strong>no o <strong>de</strong>l espacio, hay otras transformaciones geométricas como <strong><strong>la</strong>s</strong> semejanzas.<br />

Éstas conservan <strong><strong>la</strong>s</strong> formas <strong>de</strong> <strong><strong>la</strong>s</strong> figuras pero alteran su tamaño, tal como se hace al reducir o ampliar <strong>en</strong> fotocopias<br />

alguna figura o texto.<br />

060<br />

O<br />

Ampliación <strong>en</strong> 150%<br />

A<br />

C<br />

B<br />

Tamaño real<br />

A’<br />

C’<br />

B’<br />

Eje<br />

Una homotecia <strong>de</strong> c<strong>en</strong>tro O y razón igual a<br />

2. Los <strong>la</strong>dos <strong>de</strong>l triángulo A’B’C’, imag<strong>en</strong><br />

<strong>de</strong>l triángulo ABC, aum<strong>en</strong>taron el doble <strong>en</strong><br />

longitud. El área <strong>de</strong>l triángulo A’B’C’ es cuatro<br />

veces el área <strong>de</strong>l triángulo ABC. ¿Por qué?<br />

Con <strong><strong>la</strong>s</strong> isometrías se <strong>de</strong>fin<strong>en</strong> <strong><strong>la</strong>s</strong> figuras<br />

congru<strong>en</strong>tes.<br />

Con <strong><strong>la</strong>s</strong> semejanzas se <strong>de</strong>fin<strong>en</strong> <strong><strong>la</strong>s</strong> figuras<br />

semejantes.<br />

Reducción al 50%<br />

Fundación POLAR • <strong>Matemática</strong> <strong>para</strong> <strong>todos</strong> • Fascículo 4 - El mundo <strong>de</strong> los movimi<strong>en</strong>tos y <strong>de</strong> <strong><strong>la</strong>s</strong> <strong>simetrías</strong> - GEOMETRÍA 3


Uno <strong>de</strong> los primeros automóviles propulsados<br />

por un motor <strong>de</strong> combustión interna fue<br />

construido por Karl B<strong>en</strong>z <strong>en</strong> 1885. En diez años,<br />

su fábrica creó y comercializó numerosos<br />

automóviles. El mo<strong>de</strong>lo B<strong>en</strong>z Velo (Fotografía,<br />

1898) fue el primer vehículo v<strong>en</strong>dido <strong>en</strong> gran<strong>de</strong>s<br />

cantida<strong>de</strong>s.<br />

Mo<strong>de</strong>lo <strong>de</strong> vehículo utilizado <strong>en</strong> <strong><strong>la</strong>s</strong> carreras Fórmu<strong>la</strong><br />

1. Estos automóviles alcanzan velocida<strong>de</strong>s<br />

hasta <strong>de</strong> 320 km/h, pero sus motores <strong>de</strong>b<strong>en</strong> ser<br />

reconstruidos al final <strong>de</strong> cada carrera.<br />

Entrada <strong>de</strong> aire<br />

y combustible<br />

Al inicio, el pistón baja y el<br />

árbol <strong>de</strong> levas abre <strong>la</strong> válvu<strong>la</strong><br />

<strong>de</strong> admisión. El combustible<br />

(gasolina) y el aire son<br />

aspirados <strong>de</strong>ntro <strong>de</strong>l<br />

cilindro.<br />

Geometría y ci<strong>en</strong>cia-tecnología<br />

Motor <strong>de</strong> combustión interna<br />

El motor <strong>de</strong> combustión interna es un mecanismo inv<strong>en</strong>tado <strong>para</strong> <strong>la</strong> facilidad <strong>de</strong>l<br />

transporte. Creado por el escocés Dugald Clerk, <strong>en</strong> 1878 y modificado por Joseph<br />

Day, <strong>en</strong> 1891, ha sido el motor por excel<strong>en</strong>cia <strong>de</strong> vehículos y motocicletas. El<br />

motor ti<strong>en</strong>e cilindro, pistón, cigüeñal y bujía. Sus fases <strong>de</strong> funcionami<strong>en</strong>to son<br />

admisión, compresión, combustión y escape <strong>de</strong> gases, y se cumple <strong>en</strong> un<br />

movimi<strong>en</strong>to completo <strong>de</strong>l pistón hacia arriba y hacia abajo: un movimi<strong>en</strong>to <strong>de</strong><br />

tras<strong>la</strong>ción <strong>de</strong>l pistón y se g<strong>en</strong>eran así movimi<strong>en</strong>tos <strong>de</strong> rotación <strong>de</strong>l cigüeñal que<br />

al final hace que <strong><strong>la</strong>s</strong> ruedas gir<strong>en</strong>. El ciclo <strong>de</strong> trabajo se inicia cuando el pistón<br />

se tras<strong>la</strong>da <strong>de</strong>l punto muerto inferior al punto muerto superior. Este movimi<strong>en</strong>to<br />

<strong>de</strong> tras<strong>la</strong>ción <strong>de</strong>l pistón <strong>en</strong> el cilindro g<strong>en</strong>era el movimi<strong>en</strong>to <strong>de</strong> rotación <strong>de</strong>l<br />

cigüeñal. Observa esto <strong>en</strong> el diagrama aquí ilustrado.<br />

Subida <strong>de</strong>l pistón<br />

y compresión <strong>de</strong> <strong>la</strong> mezc<strong>la</strong><br />

El pistón sube. El aire y el<br />

combustible son comprimidos<br />

y se recali<strong>en</strong>tan. Se<br />

<strong>en</strong>ci<strong>en</strong><strong>de</strong> <strong>la</strong> bujía.<br />

Entrada <strong>de</strong><br />

carburante<br />

Entrada <strong>de</strong><br />

aire<br />

Válvu<strong>la</strong> <strong>de</strong><br />

admisión<br />

Contrapeso<br />

Árbol <strong>de</strong> levas<br />

La mezc<strong>la</strong> se <strong>en</strong>ci<strong>en</strong><strong>de</strong> y el<br />

pistón es empujado hacia abajo<br />

Se <strong>en</strong>ci<strong>en</strong><strong>de</strong> el combustible<br />

y el pistón es empujado<br />

hacia abajo.<br />

Válvu<strong>la</strong> <strong>de</strong><br />

escape<br />

Bujía <strong>de</strong> <strong>en</strong>c<strong>en</strong>dido<br />

Salida <strong>de</strong><br />

gases<br />

Fundación POLAR • <strong>Matemática</strong> <strong>para</strong> <strong>todos</strong> • Fascículo 4 - El mundo <strong>de</strong> los movimi<strong>en</strong>tos y <strong>de</strong> <strong><strong>la</strong>s</strong> <strong>simetrías</strong> - GEOMETRÍA 3<br />

Aceite<br />

Pistón<br />

Bie<strong>la</strong><br />

Cigüeñal<br />

Expulsión <strong>de</strong> gases<br />

La válvu<strong>la</strong> <strong>de</strong> escape se<br />

abre por <strong>la</strong> rotación <strong>de</strong>l<br />

árbol <strong>de</strong> levas, y los gases<br />

residuales son expulsados<br />

al exterior.<br />

061


1 2<br />

062<br />

¿Cuál <strong>de</strong> estas figuras será <strong>la</strong> misma<br />

<strong>de</strong>spués <strong>de</strong> una rotación <strong>de</strong> 1/4 <strong>de</strong><br />

vuelta? ¿Y <strong>de</strong> 1/2 vuelta?<br />

0 0<br />

0<br />

Esta figura recibe el nombre <strong>de</strong> Polimino.<br />

Construye un rectángulo con cuatro <strong>de</strong><br />

éstas.<br />

Coloca un espejo p<strong>la</strong>no <strong>en</strong> posición<br />

vertical sobre <strong>la</strong> línea AB <strong>de</strong>l sigui<strong>en</strong>te<br />

dibujo. ¿Qué ves?<br />

A<br />

1380803<br />

B<br />

Resultados<br />

A B<br />

C D<br />

3 4<br />

5 6<br />

0<br />

T<strong>en</strong>go que p<strong>en</strong>sarlo<br />

Un astrónomo está construy<strong>en</strong>do un mapa <strong>de</strong><br />

estrel<strong><strong>la</strong>s</strong> <strong>para</strong> <strong>de</strong>mostrar <strong>la</strong> posición <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

conste<strong>la</strong>ción Casiopea. El mapa muestra su<br />

posición respecto al Polo Norte a <strong><strong>la</strong>s</strong> 9:00 p.m.<br />

¿Cuál es <strong>la</strong> posición <strong>de</strong> <strong>la</strong> conste<strong>la</strong>ción a <strong><strong>la</strong>s</strong><br />

3:00 <strong>de</strong> <strong>la</strong> mañana?<br />

A<br />

Casiopea<br />

Polo Norte<br />

¿Cuáles <strong>de</strong> estas figuras son rotaciones, <strong>simetrías</strong> o tras<strong>la</strong>ciones<br />

<strong>de</strong> <strong>la</strong> figura A?<br />

Fundación POLAR • <strong>Matemática</strong> <strong>para</strong> <strong>todos</strong> • Fascículo 4 - El mundo <strong>de</strong> los movimi<strong>en</strong>tos y <strong>de</strong> <strong><strong>la</strong>s</strong> <strong>simetrías</strong> - GEOMETRÍA 3<br />

D<br />

B<br />

Completa un cuadrado con cada una <strong>de</strong> <strong><strong>la</strong>s</strong> figuras <strong>de</strong><br />

abajo, utilizando <strong>para</strong> ello un espejo p<strong>la</strong>no.<br />

1. A, B y C son <strong><strong>la</strong>s</strong> mismas rotándo<strong><strong>la</strong>s</strong><br />

1<br />

o<br />

1<br />

vuelta. D varía al rotar<strong>la</strong><br />

1<br />

<strong>de</strong> vuelta, y<br />

queda igual rotándo<strong>la</strong><br />

1<br />

vuelta.<br />

4 2<br />

4<br />

2<br />

2.<br />

Polo Norte<br />

Casiopea<br />

De 9:00 p.m. a 3:00 a.m. transcurr<strong>en</strong><br />

6 horas. La Tierra da una vuelta <strong>en</strong>tera<br />

1<br />

<strong>en</strong> 24 horas, por lo que 6 horas = 4 <strong>de</strong><br />

vuelta, es <strong>de</strong>cir, una rotación con c<strong>en</strong>tro<br />

<strong>de</strong> rotación <strong>en</strong> el Polo Norte y un ángulo<br />

<strong>de</strong> 90º.<br />

3.<br />

4. B es resultado <strong>de</strong> tras<strong>la</strong>ción y rotación <strong>de</strong> 90º. C y D son tras<strong>la</strong>ciones <strong>de</strong> A. E es<br />

resultado <strong>de</strong> tras<strong>la</strong>ción y simetría según el eje vertical.<br />

E<br />

C


V<strong>en</strong>tana didáctica<br />

Estrategias sugeridas al doc<strong>en</strong>te<br />

La Simetría se propone <strong>en</strong> los Programas Oficiales <strong>de</strong> <strong>Matemática</strong> a partir <strong>de</strong>l 1 er Grado<br />

<strong>de</strong> <strong>la</strong> Educación Básica <strong>en</strong> V<strong>en</strong>ezue<strong>la</strong>. Se trabaja <strong>en</strong> los tres primeros Grados <strong>de</strong> <strong>la</strong> 1ª<br />

Etapa <strong>de</strong> una manera intuitiva, mediante trazados, dobleces, recorte y completación <strong>de</strong><br />

figuras <strong>para</strong> obt<strong>en</strong>er unas imág<strong>en</strong>es simétricas. Por medio <strong>de</strong> variados procedimi<strong>en</strong>tos<br />

se va <strong>de</strong>sarrol<strong>la</strong>ndo el concepto, y <strong>en</strong> <strong>la</strong> 2ª Etapa se sistematizan algunas <strong>de</strong> sus nociones<br />

hasta llegar al 6º Grado, don<strong>de</strong> se consi<strong>de</strong>ra logrado el concepto <strong>de</strong> simetría bi<strong>la</strong>teral o<br />

axial.<br />

Las experi<strong>en</strong>cias previas que los niños han logrado <strong>en</strong> su <strong>en</strong>torno (cuando, por ejemplo,<br />

construy<strong>en</strong> el "barquito <strong>de</strong> papel" y hac<strong>en</strong> numerosos dobleces, que son simétricos;<br />

superpon<strong>en</strong> <strong><strong>la</strong>s</strong> a<strong><strong>la</strong>s</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> mariposa al capturar<strong>la</strong>; observan <strong><strong>la</strong>s</strong> hojas <strong>de</strong> <strong><strong>la</strong>s</strong> p<strong>la</strong>ntas con<br />

su nervadura c<strong>en</strong>tral y sus dos partes iguales <strong>de</strong> ambos <strong>la</strong>dos, que pue<strong>de</strong>n juntarse<br />

quedando <strong>de</strong>l mismo tamaño) y una oportuna y efectiva motivación <strong>de</strong>l doc<strong>en</strong>te que los<br />

lleve al recu<strong>en</strong>to y a <strong>la</strong> reflexión, los <strong>en</strong>fr<strong>en</strong>ta a una situación –problema– que les interesa<br />

resolver.<br />

Por ejemplo, <strong>en</strong> el 4º Grado:<br />

Poliedro con flores<br />

Maurits Escher<br />

Determinar y dibujar los ejes <strong>de</strong> simetría <strong>en</strong> el hexágono regu<strong>la</strong>r que construyeron <strong>para</strong><br />

hacer una Picúa (papagayo <strong>de</strong> forma hexagonal amarrado sobre los tres supuestos ejes<br />

<strong>de</strong> simetría).<br />

Los estudiantes se preguntan ¿cómo lo vamos a lograr? La búsqueda <strong>de</strong> <strong>la</strong> resolución<br />

los conduce a <strong>la</strong> acción y a <strong>la</strong> creación <strong>de</strong> variadas formas <strong>de</strong> hacer. Se organizan <strong>en</strong><br />

equipos e intercambian i<strong>de</strong>as. La maestra inc<strong>en</strong>tiva <strong>la</strong> actividad con algunas preguntas<br />

y les facilita el material: espejos, compás, tijeras, reg<strong><strong>la</strong>s</strong> y lápices <strong>de</strong> color.<br />

Hexágono regu<strong>la</strong>r<br />

Observan el hexágono regu<strong>la</strong>r que construyeron y está dibujado <strong>en</strong> hojas <strong>de</strong> trabajo <strong>para</strong><br />

cada equipo.<br />

Determinan <strong><strong>la</strong>s</strong> propieda<strong>de</strong>s <strong>de</strong>l hexágono: ¿cuántos <strong>la</strong>dos? ¿cuántos vértices? ¿cuántos<br />

ejes <strong>de</strong> simetría le po<strong>de</strong>mos trazar?<br />

Bibliografía<br />

PICÚA<br />

La maestra pregunta: ¿Cómo sab<strong>en</strong> que el segm<strong>en</strong>to trazado es un eje <strong>de</strong> simetría?<br />

Pruéb<strong>en</strong>lo usando el espejo. Colóqu<strong>en</strong>lo verticalm<strong>en</strong>te <strong>de</strong> vértice a vértice pasando siempre<br />

por el c<strong>en</strong>tro. ¿Qué observan? ¿Cuántos ejes <strong>de</strong> simetría <strong>en</strong>contraron <strong>en</strong> el hexágono?<br />

¿Sólo ti<strong>en</strong>e esos? Averígü<strong>en</strong>lo con el espejo, dibúj<strong>en</strong>los y digan el resultado. ¿Cuántos<br />

ejes <strong>de</strong> simetría <strong>de</strong>b<strong>en</strong> trazar ahora <strong>en</strong> el hexágono <strong>para</strong> hacer <strong>la</strong> Picúa? Los estudiantes<br />

pi<strong>en</strong>san, usan los espejos que aplican verticalm<strong>en</strong>te sobre <strong>la</strong> línea punteada <strong>en</strong> rojo, y v<strong>en</strong><br />

reflejada <strong>la</strong> otra mitad <strong>de</strong> <strong>la</strong> figura.<br />

Cada vez que lo rotan hacia el próximo vértice y van trazando un eje <strong>de</strong> simetría, ¿cuántos<br />

ejes trazaron?<br />

La maestra les dice: ¿Están seguros <strong>de</strong> que esos segm<strong>en</strong>tos son ejes <strong>de</strong> simetría? Los<br />

niños intervi<strong>en</strong><strong>en</strong>, hac<strong>en</strong> preguntas.<br />

Proce<strong>de</strong>n a armar una "PICÚA" <strong>en</strong> cada equipo, colocando un pedazo <strong>de</strong> verada sobre<br />

cada uno <strong>de</strong> los ejes <strong>de</strong> simetría dibujados.<br />

Com<strong>para</strong>n su papagayo con otros que <strong>en</strong>seña <strong>la</strong> maestra. Se dan cu<strong>en</strong>ta <strong>de</strong> que <strong>todos</strong><br />

son simétricos.<br />

Finalm<strong>en</strong>te proyectan hacer <strong>la</strong> colección completa <strong>de</strong> papagayos. La maestra se propone<br />

aprovechar esa oportunidad <strong>para</strong> que los niños <strong>de</strong>termin<strong>en</strong> los ejes <strong>de</strong> simetría <strong>de</strong> otros<br />

polígonos regu<strong>la</strong>res usando “libros <strong>de</strong> espejos" (dos espejos que se un<strong>en</strong> con cinta adhesiva).<br />

Ba<strong>en</strong>a Ruiz, Julián y otros (1998), La esfera, Edit. Síntesis,<br />

Madrid, España.<br />

Memorias (1998) III Congreso Iberoamericano <strong>de</strong> Educación<br />

<strong>Matemática</strong>, Caracas, V<strong>en</strong>ezue<strong>la</strong>.<br />

National Council of Teachers of Mathematics (NCTM-2000).<br />

Christine Kinsey y Teresa Moore (2002), Symmetry, shapes and<br />

space. Key College Publishing & Springer, EE.UU.<br />

Software (programas informáticos)<br />

Logo, Sketchpad (EE.UU.) y Cabri (Francia).<br />

Programas que permit<strong>en</strong> dibujar figuras geométricas<br />

y estudiar sus propieda<strong>de</strong>s.<br />

Revistas<br />

Resources in Education (RIE)<br />

Superint<strong>en</strong><strong>de</strong>nt of Docum<strong>en</strong>ts. U.S. Governm<strong>en</strong>t<br />

Printing Office. Washington DC 20402-9371<br />

Fundación POLAR • <strong>Matemática</strong> <strong>para</strong> <strong>todos</strong> • Fascículo 4 - El mundo <strong>de</strong> los movimi<strong>en</strong>tos y <strong>de</strong> <strong><strong>la</strong>s</strong> <strong>simetrías</strong> - GEOMETRÍA 3<br />

063


Nació <strong>en</strong> Anaco, estado Anzoátegui, <strong>en</strong><br />

1959. Cursó estudios superiores <strong>en</strong> <strong>la</strong><br />

Universidad Simón Bolívar, don<strong>de</strong> obtuvo<br />

su lic<strong>en</strong>ciatura <strong>en</strong> Física (cum <strong>la</strong>u<strong>de</strong>), <strong>en</strong><br />

1980. Realizó estudios doctorales <strong>en</strong> <strong>la</strong><br />

Universidad <strong>de</strong> Texas <strong>en</strong> Austin, EE.UU.,<br />

<strong>la</strong> cual le confirió el título <strong>de</strong> PhD <strong>en</strong><br />

1987. Es especialista <strong>en</strong> teorías<br />

unificadoras <strong>de</strong> <strong>la</strong> Física, particu<strong>la</strong>rm<strong>en</strong>te<br />

<strong>en</strong> teorías <strong>de</strong> supercuerdas. Ha hecho<br />

contribuciones significativas <strong>en</strong><br />

compactificación y f<strong>en</strong>om<strong>en</strong>ología <strong>de</strong><br />

cuerdas, así como <strong>en</strong> el estudio <strong>de</strong><br />

<strong>simetrías</strong> <strong>de</strong> dualidad y <strong>simetrías</strong> espejo<br />

<strong>en</strong> cuerdas. La doctora Font es profesora<br />

visitante frecu<strong>en</strong>te <strong>de</strong> universida<strong>de</strong>s y<br />

c<strong>en</strong>tros ci<strong>en</strong>tíficos <strong>de</strong>l exterior. Obtuvo<br />

el Premio “Lor<strong>en</strong>zo M<strong>en</strong>doza Fleury” <strong>de</strong><br />

<strong>la</strong> Fundación Po<strong>la</strong>r <strong>en</strong> 1991. Actualm<strong>en</strong>te<br />

es profesora titu<strong>la</strong>r <strong>de</strong> <strong>la</strong> Escue<strong>la</strong> <strong>de</strong><br />

Física, <strong>de</strong> <strong>la</strong> Facultad <strong>de</strong> <strong>Ci<strong>en</strong>cia</strong>s, <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

Universidad C<strong>en</strong>tral <strong>de</strong> V<strong>en</strong>ezue<strong>la</strong> y<br />

miembro <strong>de</strong>l Sistema <strong>de</strong> Promoción al<br />

Investigador (Nivel III).<br />

Fotografía: Carlos Rivodó<br />

Ana María Font<br />

La matemática y el Premio “Lor<strong>en</strong>zo M<strong>en</strong>doza Fleury”*<br />

Según nos cu<strong>en</strong>ta con <strong>en</strong>tusiasmo <strong>la</strong> doctora Font, "... <strong>en</strong> <strong>la</strong> búsqueda <strong>de</strong> una teoría <strong>de</strong><br />

<strong><strong>la</strong>s</strong> interacciones <strong>de</strong> <strong><strong>la</strong>s</strong> partícu<strong><strong>la</strong>s</strong> fundam<strong>en</strong>tales, los físicos se guían por el principio <strong>de</strong><br />

simetría. Se <strong>en</strong>ti<strong>en</strong><strong>de</strong> por simetría <strong>la</strong> invariancia al realizar ciertas transformaciones. Por<br />

ejemplo, sabemos que <strong>la</strong> dinámica <strong>de</strong> un sistema <strong>de</strong> partícu<strong><strong>la</strong>s</strong> <strong>de</strong>be ser in<strong>de</strong>p<strong>en</strong>di<strong>en</strong>te<br />

<strong>de</strong> cómo se <strong>de</strong>fin<strong>en</strong> <strong><strong>la</strong>s</strong> direcciones <strong>en</strong> el espacio. La teoría <strong>de</strong>be ser <strong>en</strong>tonces invariante<br />

al realizar una rotación. Existe un teorema maravilloso, <strong>de</strong>mostrado por <strong>la</strong> matemática<br />

alemana Emmy Noether, el cual establece que a cada simetría o invariancia le correspon<strong>de</strong><br />

una cantidad conservada".<br />

En este fascículo trataremos <strong>en</strong>tre otros temas <strong>de</strong>l concepto <strong>de</strong> simetría, su re<strong>la</strong>ción con<br />

el arte, <strong>la</strong> naturaleza y diversas manifestaciones <strong>de</strong>l intelecto humano. Lo expresado por<br />

<strong>la</strong> doctora Font está estrecham<strong>en</strong>te re<strong>la</strong>cionado con estas i<strong>de</strong>as. La noción <strong>de</strong> simetría<br />

<strong>en</strong> <strong>Matemática</strong>s y Física es importante por <strong><strong>la</strong>s</strong> propieda<strong>de</strong>s que preservan <strong><strong>la</strong>s</strong> figuras<br />

que son simétricas, es como cuando uno se mira <strong>en</strong> el espejo a diario, ahí está uno, <strong>la</strong><br />

imag<strong>en</strong> nos muestra cómo lucimos. Nuestra imag<strong>en</strong> es una figura simétrica a nosotros<br />

y nos vemos iguales a como somos, es <strong>de</strong>cir, aparecemos <strong>de</strong>l otro <strong>la</strong>do <strong>de</strong>l espejo <strong>de</strong><br />

manera invariante, no hay variación <strong>en</strong> nuestra imag<strong>en</strong>. Esto suce<strong>de</strong> <strong>en</strong> los espejos<br />

p<strong>la</strong>nos como los que t<strong>en</strong>emos <strong>en</strong> casa, no así <strong>en</strong> espejos curvos, a<strong>la</strong>beados, como los<br />

que po<strong>de</strong>mos <strong>en</strong>contrar <strong>en</strong> circos o ferias; al mirarnos <strong>en</strong> ellos nos hemos <strong>de</strong>formado,<br />

nuestra imag<strong>en</strong> no es invariante con respecto a nosotros.<br />

Estas consi<strong>de</strong>raciones sobre <strong>la</strong> noción <strong>de</strong> simetría y lo expresado por <strong>la</strong> doctora Font<br />

nos motivaron <strong>para</strong> com<strong>en</strong>zar este fascículo con una pequeña reseña <strong>de</strong> el<strong>la</strong>, ganadora<br />

<strong>de</strong>l Premio “Lor<strong>en</strong>zo M<strong>en</strong>doza Fleury” <strong>en</strong> su edición <strong>de</strong>l año 1991, por sus trabajos <strong>en</strong><br />

Física Teórica. Trabajos que muestran <strong>la</strong> estrecha y profunda re<strong>la</strong>ción <strong>en</strong>tre <strong>la</strong> <strong>Matemática</strong><br />

y <strong>la</strong> Física y <strong>en</strong> los cuales los conceptos <strong>de</strong> simetría e invariancia bajo transformaciones<br />

juegan un papel <strong>de</strong>terminante. Finalizamos citando al gran sabio Galileo Galilei: El gran<br />

libro <strong>de</strong> <strong>la</strong> Naturaleza está escrito <strong>en</strong> l<strong>en</strong>guaje matemático. (Galileo: Saggiatore, Opere<br />

VI, p. 232).<br />

* El Premio “Lor<strong>en</strong>zo M<strong>en</strong>doza Fleury” fue creado por Fundación Po<strong>la</strong>r <strong>en</strong> 1983, <strong>para</strong> reconocer el tal<strong>en</strong>to,<br />

creatividad y productividad <strong>de</strong> los ci<strong>en</strong>tíficos v<strong>en</strong>ezo<strong>la</strong>nos. Se otorga cada dos años a cinco <strong>de</strong> nuestros más<br />

<strong>de</strong>stacados investigadores y <strong>en</strong> el año 2003, su undécima edición, lo recibieron los químicos Sócrates Acevedo<br />

y Yossl<strong>en</strong> Aray, el físico Jesús González, el biólogo José R. López Padrino y el matemático Lázaro Recht.

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