La división (y III)

Para terminar, por lo menos de momento, con el tema de la división, una entrada breve sobre un tema que puede parecer un detalle, pero que creo que tiene su importancia. ¿Qué notación se debería usar para la división con resto? ¿Cómo escribimos que, al dividir 27 entre 6, el cociente es 4 y el resto 3? Por supuesto, siempre se puede utilizar el lenguaje usual, y seguro que esto es lo más conveniente al principio, pero conforme avanza el estudio, una notación adecuada tendría muchas ventajas. De entrada, si le pedimos a un alumno de primaria o secundaria que nos escriba el resultado de dividir 27 entre 6, como división en los enteros, la alternativa mayoritaria sería sin duda la disposición del algoritmo tradicional (aunque no les hiciera falta para llegar al resultado, porque el cálculo es así de sencillo). Si queremos reforzar el cálculo mental y posponer, o prescindir de, el algoritmo traidicional, necesitamos una buena notación.

En el mundo anglosajón, la notación usual es escribir $27 \div 6 = 4\,R\,3$ . Creo que tiene un grave inconveniente: el signo igual que aparece no es en realidad un igual. También escribimos $35 \div 8 = 4\,R\,3$ , de manera que estamos abriendo la puerta a un conflicto cognitivo: «si dos cosas son iguales a una tercera, también son iguales entre sí». No conozco ninguna otra alternativa que se use, y no se me ocurre ninguna que pueda ser mejor que recurrir a la mal llamada «prueba de la división» (en realidad, es la definición de división), es decir, escribir $27 =4 \times 6 +3$ .

¿Cuáles son los inconvenientes de esta notación? Sólo veo dos posibles:

puede costar un poco al principio, aunque es posible que esta percepción sea simplemente debida a que no estamos acostumbrados a ella, y no sea en absoluto así para niños que empiezan con el tema. En todo caso, si una opción es adecuada, dedicarle el tiempo necesario para asimilarla bien desde el principio es siempre rentable en el aprendizaje a medio y largo plazo.
la segunda es un poco más seria, y es el papel aparentemente simétrico de divisor y cociente. Para resolver esto, tendríamos que establecer el convenio de que uno de los dos, digamos el cociente, va siempre el primero, y trabajar ejemplos como $29 =4 \times 6 +5$ y $29 =7 \times 4 +1$ .

Todo lo demás me parecen ventajas: la más importante, desde luego, esta notación facilita la comprensión de la operación y la interpretación de los resultados. Es una relación numérica «como todas» y por tanto evidencia qué ocurre con el cociente y el resto cuando dividendo y divisor se multiplican o dividen por un mismo número. Y es la natural para hacer cálculo mental: estoy convencido de que alumnos acostumbrados a ella no se encontrarían en el arranque de la trigonometría con el problema que me comentaba mi hija, y que seguro que es familiar para muchos profesores de secundaria. Al tratar de reducir un ángulo de 740º, ¿cómo se dividía por 360?

Las demostraciones

La mayoría de los alumnos que entran en la universidad no saben distinguir cuándo se encuentran ante una demostración, cuándo ante un contraejemplo, cuándo ante la comprobación de un hecho en algún caso particular, y podríamos seguir. La causa es clara: la mayoría no se han tropezado nunca ni siquiera con un esbozo de argumento-demostración. Y la pena es que al no trabajar este tema les estamos privando de una de las competencias más importantes que les podrían aportar las matemáticas: la capacidad de razonar, argumentar, criticar, estudiar si un argumento es completo o no …

No se trata, por supuesto, de insistir en formalizar las ideas de manera prematura, ni obsesionarse con el rigor absoluto. Creo que la clave para poder trabajar este tema cuanto antes es lograr un equilibrio entre los argumentos y los hechos intuitivamente claros. Y, por supuesto, elegir muy bien las demostraciones que se van a trabajar.

¿Cuáles deberían ser las características de una demostración adecuada para primaria/secundaria? Desde mi punto de vista, las siguientes:

que demuestre un hecho que no sea intuitivamente claro; de lo contrario, podemos crear el efecto del que ya hablé en esta entrada, a propósito del Teorema de Bolzano.
que sea enriquecedora, en el sentido de que maneje conceptos que se están estudiando, y que por tanto ayude a entenderlos con mayor profundidad.
que el alumno pueda, al menos, intentar descubrirla por sus propios medios, o con algunas indicaciones.
que deje la puerta abierta a explorar variantes: generalizaciones, casos particulares, …

Por supuesto, hay algunas demostraciones que no cumplen todos estos requisitos, pero cuyo estudio me parece imprescindible, como el hecho de que la suma de los ángulos de un triángulo son 180º. Otras, como la demostración visual de la suma de los primeros n números impares, son totalmente recomendables. Su belleza y sencillez puede ayudar a que alguno de nuestros alumnos descubra el mundo de las matemáticas. Pero si pensamos en un resultado cuya demostración cumpla los cuatro requisitos mencionados anteriormente, mi favorito ahora mismo es el siguiente:

Si tomamos 3 múltiplos de 4 consecutivos, uno de ellos (y solo uno) es múltiplo de 3.

El resultado se puede introducir ya al final de primaria, cuando se estudia la divisibilidad por primera vez. Aunque sólo sea a través de ejemplos, me parece una buena herramienta para trabajar múltiplos y divisores. Es posible que muchos de los alumnos tengan ya totalmente anestesiada la curiosidad, pero si en alguno de ellos sobrevive algo de interés, creo que propiedades como esta pueden despertar el deseo de aprender más sobre los números.

Además, la demostración es elemental y formativa. Se trata simplemente de darse cuenta de que, a partir del resto de dividir N entre 3, podemos calcular los restos de los siguientes múltiplos, N+4 y N+8. Creo que con alguna ayuda no es imposible que algunos alumnos descubran, o completen, el argumento por sí mismos.

Por último, el 3 y el 4 del enunciado no tienen mucho de especial (si algo, naturalmente). 4 se puede cambiar por 5 o por 7, y el resultado sigue siendo cierto. Por tanto, bien al nivel completamente elemental de estudiar ejemplos, o bien al nivel de determinar cuándo se puede generalizar el argumento-demostración, nos queda abierta la puerta a estudiar para qué parejas de números un resultado análogo sigue siendo cierto.

La inflación terminológica

Como ya me ha ocurrido otras veces, un hecho puntual me decide a escribir sobre un tema al que de alguna manera le estaba dando vueltas. Hojeando un libro de 4º de la ESO me llamó la atención una nueva ecuación de la recta: la ecuación segmentaria. Tuvo una componente casi emocionante: después de casi 30 años dedicado a las matemáticas, todavía podía descubrir una nueva ecuación para una recta en el plano! En el cuadro resumen del mismo libro (el de la foto), comprobé que en ese tema trataban nada menos que ¡7! ecuaciones distintas.

Hablando ya en serio, creo que el problema es más relevante de lo que se puede pensar a primera vista. Es cierto, todas son «equivalentes» (pero, un momento, si son equivalentes, ¿para qué queremos tantas?), y para el profesor, o un alumno que entiende el tema, no suponen ningún problema. Pero creo que para el alumno medio que se enfrenta al tema por primera vez, simplemente memorizar el listado completo de ecuaciones (o el subconjunto que se trate en el curso) y cómo pasar de unas a otras, consume una parte importante de tiempo que luego … no tenemos para hacer problemas. Creo que es sólo un ejemplo de un problema general, que consiste en la sobreabundancia de términos, ecuaciones, clasificaciones, etc. y que, por supuesto, tiene que ver con lo que ya escribí en la entrada sobre la función secante.

Desde luego, el problema no es nuevo. Ya en 1984, Miguel de Guzmán escribía sobre los problemas de la enseñanza de las matemáticas en España, y subrayaba el “énfasis excesivo y perjudicial en nombres y distinciones” [1]. Pero creo que, lejos de corregirse, este problema ha empeorado (en el sentido de que el recorte que se ha producido en los programas – y sobre todo en la práctica – se ha centrado en los problemas, y otras actividades de alto valor cognitivo, y por tanto la proporción problemas/técnicas-definiciones-terminología ha disminuido con el paso de los años).

¿Qué ecuaciones de la recta se deberían tratar en secundaria? Desde mi punto de vista, como mucho los tipos de ecuaciones que aparecen para estudiar curvas y superficies en general, que son las esencialmente distintas:

la paramétrica (si se escribe en forma escalar o vectorial es un detalle que no creo que se merezca un nombre).
la implícita, ax + by + c =0 (llamarle ecuación general, o no, creo que es secundario).
la explícita, y = ax + b, importante por la conexión con las gráficas de funciones y la idea de pendiente.

¿Qué se hace en otros sitios? Bueno, los libros que tengo a mano son los de Singapur. He comprobado los textos de secundaria, comparables a los españoles de la ESO porque allí también tienen 6 años de primaria (empezando a los 6 años) y 4 de secundaria. En tercer curso, en 20 páginas del libro, estudian la recta solo con la ecuación explícita. Por supuesto, le dedican el tiempo necesario al concepto de pendiente, y a las rectas verticales y horizontales, que tantos dolores de cabeza causan a algunos de nuestros alumnos. Después, en 4º curso, le dedican 4 páginas de repaso al tema. Como la ecuación implícita (o general) ya ha aparecido en el estudio de los sistemas lineales, es el momento de hacer algunos ejercicios que aclaren su relación con la explícita, ya conocida del curso anterior. Ya sé que es un solo tema, y un solo país, pero, ¿no resulta la diferencia muy llamativa?

[1] Miguel de Guzmán: El papel de la matemática en el proceso educativo inicial. Enseñanza de las ciencias, 1984, pp. 91-95.

El problema de la hormiga

Hoy una entrada corta, con un problema que me ha encantado. No es original: según Wikipedia, lo propuso Dudeney en un periódico inglés en 1903. Lo descubrí hace unos pocos días, y me parece que tiene todas las cualidades que debemos pedir a un buen problema «extra» para proponer en clase. Es sencillo de formular, y la solución es soprendente, y elemental. Además, permite dar una idea de un tema importante: las distancias en superficies. Creo que me atrevería a proponerlo como una actividad avanzada al final de la primaria, y desde luego en cualquier curso de secundaria.

Tenemos un almacén en forma de ortoedro, con 30 m de fondo, 12 m de ancho y 12 m de alto. Una hormiga hambrienta se encuentra en la mitad de la pared del fondo, a 1 m del techo. Hay una miga de pan en la mitad de la pared frontal, a 1 m del suelo. A la hormiga le quedan fuerzas para andar 40 41 m. ¿Podrá alcanzar la miga?

Creo que sin indicaciones no es un problema sencillo. Aunque no demos ninguna ayuda de entrada, sí es muy recomendable tener alguna pensada para cuando llegue el momento de desatascar a algún alumno. La primera que yo daría es que consideren diferentes desarrollos del ortoedro.

El razonamiento algebraico en primaria

Esta semana hemos podido hacer nuestro primer experimento con niños «de verdad» (¡Muchas gracias, Alex!). Ha sido una pequeña prueba, que espero sea el comienzo de una larga colaboración, pero creo que merece la pena ser comentada.

Desde el primer ciclo de primaria los niños resueven ejercicios como $3 + \square = 8$ . No tengo nada contra ellos: me parece muy adecuados. Pero hace años que me llamaba la atención que durante toda la primaria se formulan en ese lenguaje. Pensaba que plantear algunas veces estas preguntas de forma más cercana al lenguaje algebraico podría servir para ir desarrollando ese sentido algebraico que tanto se echa de menos al empezar la secundaria. Cuando me atrevía a comentar esto con alguien del entorno de la educación primaria, la respuesta invariable era «Estás loco, eso es muy difícil para los niños».

Pensé que era una prueba muy sencilla, perfecta para arrancar esa colaboración con un entusiasta maestro de primaria que conocimos durante el curso de verano que impartimos el año 2012. A la hora de decidir en qué curso hacer la prueba, quería asegurarme de que no cometería el error más común -minusvalorar a los niños – de manera que pasamos la prueba en 1º y 2º de Primaria. La prueba consistía en 10 preguntas en el lenguaje usual mencionado anteriormente y, en la cara posterior, preguntas similares, formuladas de esta forma: «Si 3 + a = 8, entonces a es …».

Una observación importante es que no dimos a los niños ninguna instrucción adicional. El único comentario fue: tenéis que leer con cuidado. Si no lo entendéis, no pasa nada, lo dejáis en blanco. Por supuesto, hubo niños que no entendieron; también hubo otros que, tras preguntarnos y escuchar nuestra respuesta de que debían leer con cuidado, soltaron un «Ya lo entiendo» lleno de ilusión. Y otro grupo hizo todos los ejercicios sin mayor problema.

Aún no hemos procesado los datos con cuidado, pero ya tenemos una idea de la principal variable que queríamos medir. En el grupo de 1º, el 40% de los niños hizo los dos tipos de ejercicios de manera similar (con una diferencia de no más de una respuesta correcta). En el grupo de 2º, ese porcentaje sube al 60%. No todos, pero sí la gran mayoría de esos niños hicieron bien o muy bien los dos tipos de ejercicios.

Teniendo en cuenta que en primer curso están realmente desarrollando la comprensión lectora, que están entrenados con los ejercicios «con el cuadradito», y que los ejercicios en lenguaje algebraico eran totalmente nuevos, los resultados me han sorprendido por positivos. Se trata, es verdad, de resultados preliminares, pero me reafirman en la idea de que introducir un poco de lenguaje algebraico, ya en primaria, es perfectamente posible, y muy conveniente para desarrollar la comprensión lectora, el razonamiento lógico y el pensamiento algebraico.

La secante … y otras piezas de museo

Recuerdo, ya como estudiante, preguntarme porqué nos calentaban la cabeza con seis funciones trigonométricas, cuando con una y un poquito (el cuadrante) se podía saber todo sobre el ángulo en cuestión. Bueno, ya he entendido que hay buenas razones para estudiar las funciones seno, coseno y tangente. Pero en lo que respecta a la secante, la cosecante y la cotangente, no creo que aporten nada al conocimiento matemático de un alumno, excepto quizá confusión. Por supuesto, hace 500 años, si había que hacer un cálculo con 5 decimales usando el valor de 1/cos x, era muy de agradecer tener una tabla con esos valores precalculados. Y, si uno tiene la tabla, es razonable darle nombre a la función correspondiente. Pero la pervivencia de estas funciones en el curriculum matemático, a estas alturas del desarrollo tecnológico, es para mi todo un misterio.

El otro objeto con el que inauguraría un museo con conceptos matemáticos obsoletos son los números mixtos (y su pariente, la distinción entre fracciones propias e impropias). Sólo desde una visión muy reducida del concepto de fracción, como parte de un todo, tiene sentido ver las fracciones impropias como algo «especial». Si se introducen las fracciones también como solución a un problema de reparto, y como un punto en la recta numérica (en esta entrada más detalles), las fracciones con numerador mayor que el denominador son tan «propiamente fracciones» como las otras. Y no le veo la ventaja a escribir $\tfrac{17}{4}$ como $4\frac{1}{4}$ , y dedicarle tiempo a la aritmética correspondiente. Si es necesario, uno siempre puede escribir $\frac{17}{4}= 4 + \frac{1}{4}$ sin necesidad de conceptos ni algoritmos adicionales. Es una de esas cosas que sólo existen en los libros y las aulas del curso correspondiente, que nunca nadie se va a encontrar fuera de ese entorno, y que los chicos estudian brevemente, y olvidan rápidamente (en este caso, por suerte, porque en caso contrario podrían encontrarse con problemas ante una expresión algebraica como $3\tfrac{x}{2}$ .

No he pretendido ser exhaustivo, seguro que hay más conceptos como estos. Si hay contribuciones en los comentarios, mantendré una lista.

El test de la mediatriz

Cuando cae en mis manos un texto en el que debo esperar encontrarla, lo primero que hago para hacerme una primera idea del enfoque que sigue el libro en la presentación de las matemáticas es buscar la definición de mediatriz de un segmento. Las posibles definiciones son:

la mediatriz de un segmento es la recta perpendicular que pasa por el punto medio del segmento.
la mediatriz de un segmento es el conjunto de puntos que equidistan de los extremos del segmento.

Mis opiniones en esta entrada pueden ser más subjetivas que nunca, no conozco estudios sobre el tema, pero creo que el optar por una u otra dice bastante del planteamiento metodológico del texto. Claramente, la primera alternativa es más sencilla de entender, más visual. Hasta el lector más despistado será capaz de visualizarla. Sólo tiene un inconveniente: que no sirve para nada.

La segunda alternativa requiere por supuesto más trabajo: a partir de la definición, hay que descubrir que ese conjunto de puntos es una recta, que es perpendicular al segmento, y que pasa por el punto medio de éste.

El lector puede estar pensando en este punto que los alumnos deben tener las dos visiones de la mediatriz. Y esto es cierto, por supuesto. Que, por tanto, partir de una de ellas como definición, y llegar a la otra como una propiedad, resultará equivalente. Discrepo: la definición (el concepto) y las propiedades que de ella se deducen, se sitúan en niveles cognitivos distintos. El concepto, que se debe reflejar en la definición, es lo que permitirá insertar el nuevo objeto en la estructura de aprendizaje del alumno.

Cuando la mediatriz aparece en diferentes construcciones geométricas la clave es la idea de equidistancia. Por tanto, un alumno que ha interiorizado la definición (2) tendrá mucho más fácil entender el papel de la mediatriz en las construcciones.

Otra ventaja de la definición (2) es que posibilita el aprendizaje por descubrimiento. La idea de equidistancia en natural, y se puede pedir a los alumnos que encuentren puntos que estén a la misma distancia de dos puntos A y B determinados.

Y existe por supuesto una última razón para preferir la definición (2). Es la que se corresponde con la de las matemáticas superiores. La perpendicular en el punto medio aparece cuando medimos la distancia de la forma usual, pero en un curso de bachillerato, o en un seminario para alumnos interesados, es perfectamente posible plantear el problema de estudiar qué tipo de mediatrices aparecen si la distancia entre dos puntos se mide de otra forma.

Sin haber hecho un estudio exhaustivo, concluyo esta entrada con mi impresión de que, en los textos de primaria y secundaria españoles, la opción (1) es claramente mayoritaria.

Para terminar, un par de problemas que se pueden plantear ya en secundaria para trabajar la mediatriz desde el punto de vista métrico:

En el parque de la figura hay papeleras en los puntos A, B, C y D. Dibuja el conjunto de puntos del parque para los que la papelera más cercana es la situada en el punto A.

Construye la circunferencia más grande que pasa por A y por B y que tiene el centro dentro del polígono P.

El álgebra y la energía fotovoltaica

De acuerdo, admito que esta vez me he dejado llevar por la tentación del título llamativo. Prometo no abusar del recurso. Pero es que creo que realmente hay una conexión entre como en España estamos tratando estos dos temas. En la figura se puede ver la evolución de la cifra total de MWh de energía solar fotovoltaica en funcionamiento en Alemania y en España, entre los años 2002 y 2011 (los incrementos corresponden, por tanto, a la cantidad instalada cada año). La escala vertical es distinta, pero lo que me interesa es observar lo distinta que ha sido la evolución en los dos países (y supongo que no es difícil averiguar cuál corresponde a España y cuál a Alemania).

Pues bien, creo que este mismo comportamiento, caracterizado por el gusto por los extremos, aparece en muchos aspectos en nuestro país, y en particular en el tratamiento del álgebra a lo largo de la educación preuniversitaria. En muchos países, durante la educación primaria hay algún tipo de introducción al razonamiento algebraico, que generalmente es conocido como preálgebra. Pueden ser cosas muy sencillas, como por ejemplo: dada la serie 3, 5, 7, …. ¿cuál es el siguiente término? ¿Y el término que ocupa el 10º? ¿Y el término que ocupa el lugar n? Estas preguntas ayudan a que los chicos empiecen a pensar despegándose un poco de un número concreto.

En España no se trabajan situaciones de este tipo en la enseñanza primaria, y el álgebra llega, de golpe, normalmente en 1º de secundaria. Y llega «a lo grande», con toda su terminología. Aparecen los monomios, con su parte literal, los monomios semejantes y cuándo se pueden sumar y cuándo no. Por supuesto, es imposible que un estudiante entienda nada. Lo máximo a lo que podemos aspirar es a que manejen correctamente las técnicas, y que empiecen a entender con el uso. Pero esto es un paso en la dirección equivocada, porque introduce el álgebra como un nuevo mundo, con nuevas y extrañas reglas, cuando se debería presentar como la extensión natural de la aritmética. De esta manera, muchos de los alumnos nunca llegan a dominar ni las técnicas, ni mucho menos el razonamiento algebraico.

Si hiciéramos un estudio de la «cantidad de álgebra» (por ejemplo, el número de letras en expresiones matemáticas) que aparece en nuestros libros, a lo largo de los diferentes cursos, creo que la gráfica se parecería bastante a la de la derecha, en tanto que en los casos de otros países, el aspecto sería más parecido a la gráfica de la izquierda. Un ejemplo: en este enlace he puesto un par de fotocopias del tema de potencias. El ejemplo español corresponde a un libro de 2º de la ESO; el otro corresponde a un libro de 3º de educación secundaria de Singapur. En los dos países la educación primaria son 6 cursos, y arranca a los 6 años, de manera que el libro de Singapur corresponde a un año posterior. Quizá esté un poco obsesionado con el tema, y me encantaría leer vuestras opiniones, pero me parece que los ejercicios de Singapur están mejor pensados para ayudar a que el alumno entienda los conceptos básicos.

El álgebra es un tema importante, y volveré sobre él, pero quiero terminar hoy con un par de observaciones sencillas, que creo que facilitarían el paso de la aritmética al álgebra.

en el tercer ciclo de primaria, lo más usual es recurrir siempre a los decimales, y al cálculo aproximado, hasta el punto de que si le presentamos a un alumno la expresión $14 \pi$ como solución de un problema que pide la longitud de una circunferencia, seguramente nos encontremos con la respuesta «pero el problema no está terminado» o «pero eso no es un número». Por supuesto, se debe trabajar a veces con la aproximación decimal de $\pi$ (o de cualquier otro número), pero también se debería cuidar el trabajo con aritmética exacta. Si un alumno está familiarizado con calculos como $2 \pi - \frac{\pi} {2} = \frac{3\pi}{2}$ tendrá después mucho más fácil el comienzo de los cálculos algebraicos.
es fundamental que los alumnos, durante la primaria, entiendan bien el significado del símbolo » = » (a mi amiga Belén Palop le debo la primera referencia sobre la importancia de este hecho – no pretendo que hayamos descubierto nada: una vez localizado el problema, ya he visto que esta dificultad de aprendizaje aparece en bastantes trabajos de didáctica de las matemáticas). Antes de llegar al álgebra (en concreto, a las ecuaciones), se suele obviar el carácter simétrico del signo » = «. El significado es casi siempre «el término de la izquierda produce el de la derecha». Un síntoma evidente de esto es cuando vemos que un alumno escribe $3 + 5 = 8 + 7 = 15$ . Está claro que un alumno que usa el símbolo » = » de esta forma tendrá serios problemas con las ecuaciones algebraicas. Hay varias estrategias para resolver esta dificultad de aprendizaje, pero la más sencilla (la descubrí en los libros de primer ciclo de Singapur) es alternar, desde el principio, los típicos ejercicios como $3 + \square = 8$ con otros como $7 = \square + 5$ .

Las fracciones (y 3)

Queda para esta última entrada sobre las fracciones la división, que es la operación más complicada de introducir. Lo esencial, desde luego, es que se entienda que es una extensión de la operación que ya se conoce para los números enteros. Conozco dos alternativas, las dos con sus propias ventajas e inconvenientes:

el enfoque estrictamente algebraico: dividir es multiplicar por el inverso. Por supuesto, este enfoque lleva al algoritmo, generalmente utilizado en los países anglosajones de «invertir y multiplicar». Creo que la gran ventaja de este enfoque es que ayuda a asimilar la conexión entre multiplicación y división, fundamental en el razonamiento algebraico. Para trabajar de esta forma las fracciones es esencial haber insistido antes en que, por ejemplo, dividir por 2 es lo mismo que multiplicar por 1/2. El inconveniente de este enfoque es que esconde la conexión con la división de enteros: el problema de «cuántas veces cabe» el divisor en el dividendo.
reducir a común denominador. Dividir 11/3 entre 3/2 se puede modelar, siguiendo lo que ya se conoce de la división en el conjunto de los enteros, como el problema de cuántas veces cabe 3/2 en 11/3. Si reducimos a común denominador, tenemos el problema de cuántas veces cabe 9/6 en 22/6. Si se ha trabajado antes la representación de las fracciones en la recta numérica, como se proponía en las entradas anteriores sobre fracciones, y se ha entendido que el denominador simplemente fija la unidad de medida, creo que es fácil entender que la respuesta es la misma que cuántas veces cabe 9 en 22, es decir, 22/9. La gran ventaja de este enfoque es que extiende de manera natural esta interpretación de la división de números enteros (aunque, claro, no la del reparto). El principal inconveniente es el algorítmico. Desde mi punto de vista este inconveniente no es tan importante. Me parece mucho más relevante entender qué se está haciendo al dividir dos fracciones que ser capaz de hacer N divisiones por minuto. En todo caso, una opción que puede ser razonable en la práctica es introducir la operación con este enfoque, y ver que coincide con el algebraico, lo que nos proporciona un algoritmo eficiente.

El procedimiento de «multiplicar en cruz» me parece inferior a estos dos. Ni ayuda con la introducción al álgebra que supone el enfoque 1) ni da ningún sentido a la operación, como sí hace el enfoque 2). Además, desde el punto de vista puramente algorítmico, es proclive al error que estoy seguro que todos hemos visto: todos los niños multiplican en cruz, de acuerdo. Pero, «¿qué va arriba y qué va abajo?» …

Las fracciones (II)

En la última entrada sobre las fracciones quedaron pendientes dos de las operaciones aritméticas básicas: la multiplicación y la división.

El problema con la multiplicación de fracciones es que, precisamente porque el algoritmo es muy sencillo, se pasa por ella demasiado deprisa, sin detenerse en el sentido que tiene. Las dificultades surgen cuando la multiplicación de fracciones aparece en la resolución de problemas. Se pueden ver entonces los «parches a la desesperada». El otro día, en 2º de la ESO, a mi hija le dijeron, textualmente «si dice de lo que quedaba, entonces se multiplica». Otro enfoque que he visto en varios libros, más sistemático, es hablar de «la fracción como operador». Pero esto me parece un paso en la dirección equivocada, porque insiste en presentar a las fracciones como objetos nuevos, con propiedades «esotéricas» (es la primera vez que un alumno lee la palabra operador) cuando creo que la dirección correcta es presentar las fracciones como una extensión natural de los conjuntos numéricos ya conocidos. No hay ninguna diferencia conceptual entre «el doble de» y «tres quintos de». De la misma forma que no vemos necesario hablar de «el dos como operador», no veo la necesidad de hablar de «la fracción como operador».

Seguro que hay más opciones para dotar de sentido a la multiplicación de fracciones. Aquí voy a presentar las dos que más me gustan.

Si el concepto de fracción se ha entendido, la multiplicación de un número entero por una fracción, como en $3 \times 2/5$ no presenta mayor dificultad. «Tres veces dos quintos son seis quintos». Y no hace ninguna falta, desde luego, «convertir al 3 en fracción». No podemos ahora, desde luego, recurrir a la propiedad conmutativa: no se trata de que hagan la cuenta $2/5 \times 3$ , sino que queremos que entiendan qué significa «dos quintos de algo». Para ello, primero se presenta la multiplicación por fracciones con numerador 1. Un quinto de un número entero (en los primeros ejemplos, un múltiplo de 5) es igual de intuitivo que «el doble de algo». Se trabaja además la idea de que multiplicar por 1/5 es lo mismo que dividir por 5. Cada vez leo más sobre – y esto convencido de – la importancia que tiene prestarle atención a estos hechos en la aritmética para conseguir una buena iniciación al álgebra. Se introduce después 1/5 de una fracción, viendo que es equivalente dividir el numerador (cuando sea múltiplo de 5, claro) y multiplicar el denominador. Finalmente, una vez entendido 1/5 de algo, creo que el paso a que «dos quintos de algo» es «dos veces un quinto de algo» es el más sencillo del proceso.
La geometría nos proporciona aquí un sencillo ejemplo que muestra que la multiplicación de fracciones generaliza lo que ya conocemos sobre multiplicación de números enteros. Un rectángulo de dimensiones 5 x 3 está formado por un total de 15 cuadrados unitarios. De la misma forma, la multiplicación de las fracciones 3/4 y 2/3 nos muestra que un rectángulo de esas dimensiones está formado por 6 rectángulos (ahora ya no son cuadrados), cada uno con un área de 1/12. (Esta interpretación la vi por primera vez en el libro Parker-Baldridge: Elementary mathematics for teachers).

$multi-frac$

Pensaba tratar hoy también el tema de la división, pero la multiplicación me ha llevado mucho más tiempo de lo que creía. De manera que la división de fracciones será el tema de una próxima entrada. Lo siento, David 🙂

Más ideas, menos cuentas. Un blog sobre educación matemática.

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