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 />
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 />
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 />
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
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 />
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 />
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 />
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 />
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 />
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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.