Problemas matemáticos - Ejercicios - Parte1, Ejercicios de Matemáticas

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100 problemas

matemáticos

Germán Bernabeu Soria

100 Problemas matemáticos

Autor: Germán Bernabeu Soria

Edita: CEFIRE de ELDA C/. San Crispín, 14 Telf. 965.39.46.39 Fax. 966.98.00. E-mail: [email protected] 03600 ELDA

I.S.B.N.: 84-699-6312-

Imprime: GRAFIBEL 2010 S.L. C/. Padre Mariana, 15 - bajos Telf. 965.20.48. 03004 ALICANTE

INDICE

• Prólogo Página
• Introducción
• ¿Qué pasa con las matemáticas?
• Las matemáticas en nuestro país.
• La resolución de problemas
• Pero, ¿qué es un problema?
• Los alumnos frente a los problemas.
• Problemas y ejercicios - 1 La botella de Cola Problemas: - 2 La habitación de mi casa - 3 Los coches. - 4 El torneo de tenis - 5 Cómo expresarlo - 6 Blancas y negras - 7 La reunión. - 8 Comprando libros - 9 ¿Cuánto es?.
  • 10 Escaleras.
  • 11 La hucha..
  • 12 Chicos y chicas
  • 13 El nadador.
  • 14 ¿Cuánto dinero tengo?
  • 15 El gato y el ratón
  • 16 Los cuatro cuatros
  • 17 Los tres amigos
  • 18 El circuito
  • 19 Triángulos.
  • 20 El recibo del agua
  • 21 Angulos rectos.
  • 22 La foto y el marco
  • 23 Iván el perezoso
  • 24 Cifras y letras
  • 25 El descuento y el IVA.
  • 26 El banco
  • 27 Mantener la distancia.
  • 28 Cajas
  • 29 El balón
  • 30 Al revés
  • 31 Salto del caballo.
  • 32 Los tres cofres
• 33 Cita en el desierto
• 34 Una suma un poco larga
• 35 Entre dos ciudades
• 36 El centro del círculo
• 37 El
• 38 En vacaciones
• 39 La caída de una piedra.
• 40 La matrícula del coche.
• 41 Un problema diofántico.
• 42 De cuadrados mágicos I.
• 43 De cuadrados mágicos II.
• 44 El melón
• 45 Caminos
• 46 Llaman a la puerta
• 47 Los maridos celosos
• 48 Ida y vuelta
• 49 Inscripción
• 50 Números curiosos
• 51 Partir un número
• 52 El campo.
• 53 Edades
• 54 El granjero y el caballo.
• 55 Los soldados romanos.
• 56 El restaurante chino
• 57 Por 5.000 pesetas
• 58 Las vacas
• 59 Los conejos
• 60 Tres monedas
• 61 Los intermediarios
• 62 Midiendo el agua
• 63 ¿Quieres mil pesetas?
• 64 El rebaño de ovejas
• 65 El cuaderno
• 66 La cesta de huevos
• 67 Tres obreros
• 68 Las pesadas
• 69 El padre, el hijo y el caballo
• 70 El joven y el viejo
• 71 Dos cuadrados
• 72 Las páginas del libro
• 73 La jarra de miel
• 74 Tres cifras
• 75 El árbol
• 76 Números perfectos
• 77 La tarta
• 78 Números amigos
• 79 El número 6. - 80 El caracol - 81 La cadena - 82 El explorador. - 83 La excursión - 84 Takas y Tikis - 85 El mayor producto. - 86 El sorteo - 87 El agua y el vino - 88 ¡Qué número! - 89 Enamorados - 90 El campesino - 91 El triángulo - 92 Música maestro - 93 Números curiosos - 94 La baraja - 95 El día de Reyes - 96 La cena de Nochevieja. - 97 El agua y el hielo - 98 Los números - 99 La edad
  • 100 Pio Niro.
• Bibliografía

INTRODUCCIÓN

Este sencillo libro surge a instancia de la demanda de un grupo de compañeros de matemáticas. Se trata de una recopilación de problemas, elegidos por su aparente simplicidad, extraídos de aquí y allá, unos conocidos desde hace bastantes años y otros recogidos más recientemente, planteados en las clases de matemáticas o en cursos impartidos sobre el tema. Con ellos se ha conseguido disfrutar de las matemáticas así como cumplir al mismo tiempo sus objetivos iniciales, y todo ello dentro de un ambiente favorable y participativo.

Su difusión a través del CEFIRE no pretende ni tiene otro objetivo que servir de apoyo al profesorado, con el fin de intentar que también estos y sus alumnos puedan disfrutar de ellos, tanto en la clase de matemáticas como en cualquier otro lugar, a la hora del trabajo o en la de descanso, de forma individual o colectiva, esperando finalmente que estas actividades les sirvan como referente para abordar situaciones de la vida cotidiana de una forma más amena y positiva.

Inicialmente va dirigido al alumnado de edades 12-16 años, es decir a aquellos que se encuentran realizando los estudios en la etapa de Secundaria, pero sin exclusión en ningún caso de otros a quienes los profesores consideren adecuada su aplicación.

La mayor parte de las actividades propuestas admiten ampliaciones y/o modificaciones. Por ejemplo, variando las cantidades inicialmente establecidas obtenemos en muchos de los casos otras propuestas con mayor o menor grado de complejidad, para ser utilizadas según las características de los alumnos a los que van dirigidas, y siempre a juicio del profesor o profesora. Otra variación se realiza mediante investigaciones semejantes a las propuestas. Por ejemplo, a partir del problema del recibo del agua se puede analizar un caso concreto planteado por los alumnos, un recibo de la luz, el recibo del teléfono..., y a partir de casos concretos, plantear nuevos problemas.

El libro no incluye las soluciones de las propuestas por considerar que son fáciles de obtener. De esta forma se intenta evitar que conocida la solución se abandone el problema, y puesto que el objetivo último que se persigue es producir debate y discusión entre los alumnos, éste se

¿QUÉ PASA CON LAS MATEMÁTICAS?

Sin duda alguna, la matemática ha sido considerada a lo largo de los años, y especialmente en las últimas décadas, la asignatura que mayor presión social y familiar ha ejercido sobre los alumnos de cualquier nivel escolar. Frases como “hijo, tú esfuérzate en matemáticas que en definitiva es lo que te va a servir para labrarte un futuro” , o “el cálculo es la base de todos los estudios” , o esta otra “para entrar a trabajar en cualquier sitio, lo importante es saber hacer el cálculo rápidamente” ... y muchas más nos han permitido entender cuáles eran las prioridades educativas para muchos de los padres. El mundo, en ocasiones, parece estar dividido en dos grandes bloques: los que van bien en matemáticas y los otros. Siempre que surge alguna cuestión de carácter matemático en algún grupo de personas, alguien contesta "no, yo no, que no soy de matemáticas" u otro comenta "dilo tú que eres de matemáticas ", sugerencia que los demás aprueban al mismo tiempo que respiran con alivio.

Una de las preguntas que más nos hacemos los implicados profesionalmente en este tema es la siguiente: ¿qué tienen de especial los aspectos matemáticos, es decir, todo aquello que "huele" a matemáticas, para que se produzca rechazo?, a la que añadiríamos una segunda, ¿qué pasa en la escuela, especialmente en las primeras etapas, para que una vez que los alumnos y alumnas la abandonan, renuncien de manera tan evidente a seguir disfrutando y haciendo uso de unos conocimientos como los matemáticos?

Esta situación, añadida a los avances tecnológicos que en los últimos tiempos se están produciendo, parece demandar un incremento en la respuesta que la escuela debe dar a los nuevos estudiantes, y ésta, parece evidente, pasa por incrementar los contenidos, incrementar las horas de clase, incrementar las actividades, incrementar ... ¿qué? ¿Qué se debe incrementar? ¿Podemos solucionar los problemas con los que se encuentra la enseñanza de las matemáticas sólo con incrementos?

LAS MATEMÁTICAS EN NUESTRO PAÍS.

Artículos como el aparecido en el diario provincial Información de Alicante el 9/04/97 con el titular "Los alumnos españoles de

matemáticas rinden por debajo de la media internacional", o de ámbito nacional como El Mundo del 27/10/98, cuyo titular rezaba "Los escolares españoles no saben contar" vienen a corroborar la necesidad que tienen nuestros escolares de mejorar-aumentar sus conocimientos matemáticos.

Según estos artículos, basados en un estudio 1 realizado entre 500.000 escolares de 13 y 14 años de 45 países, España ocupó entre los alumnos de 13 años el puesto 31 de un total de 39 países, y de los alumnos de 14 años el puesto 32 de 41 países con resultados válidos.

Se puede considerar inicialmente que estos resultados dependen de las cuestiones presentadas. Sin embargo contemplemos, por ejemplo, la siguiente pregunta: "¿qué porcentaje ha aumentado el precio de una lata de guisantes que subió de 60 a 75 pesetas?" Si la respuesta dada por más del 80 % de los estudiantes españoles es 15 pesetas, se observa que hay algo que no funciona adecuadamente. Esto se confirma también, si más del 80% de los estudiantes contesta erróneamente a la pregunta de cuántos lados están pintados de azul y cuántos de rojo en un cubo, en el que hay 2/3 de posibilidades de que salga rojo arriba al lanzarlo.

La duda que todos nos planteamos es qué pasa con nuestros alumnos, que después de un elevado número de años asistiendo a la escuela, de incontable cantidad de horas trabajando los conceptos matemáticos, de días y días de explicaciones, actividades, revisiones, recopilaciones, etc. etc. son incapaces de contestar adecuadamente a preguntas como esas.

Ya en ese mismo artículo, se apuntaba alguna solución en las demandas que el presidente de la Real Academia de las Ciencias había solicitado a la entonces ministra Esperanza Aguirre, sobre que la tan cacareada reforma de las matemáticas no se limitase a un aumento de las horas lectivas, sino que ésta se centrara en la mejora de los contenidos y sobre todo del método utilizado en el aprendizaje de la asignatura.

Todos somos conscientes de que las matemáticas han sido tradicionalmente estudiadas, en los diferentes niveles educativos, mediante el aprendizaje de fórmulas y destrezas, obtenidas memorísticamente, después de sucesivas repeticiones, y con unos

(^1) Tercer Estudio Internacional de Matemáticas y Ciencias (TIMSS)

matemático del niño; el error en la aplicación del método, tal como ha venido transmitiéndose de generación en generación, de manera absurda y antieducativa, escamoteando los aspectos intuitivos o deductivos; y finalmente el error en el modo de presentarlas ante los alumnos, carente de intereses, sustituyendo la falta de atracción natural del niño, por estímulos coactivos secundarios, orientados hacia la vanidad del premio o la amenaza del castigo.

LA RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS.

Las matemáticas constituyen un idioma poderoso, conciso y sin ambigüedades utilizado en todo el mundo, y este idioma para poder desarrollarse adecuadamente necesita de unos caminos por donde desplazarse, de unas situaciones que no sólo permitan la comunicación, sino que además la favorezcan, al mismo tiempo que ha de disponer de unas normas o técnicas por las que regirse.

Estos caminos vienen determinados en cada caso mediante unas situaciones concretas, a las que llamamos problemas. Su resolución se verá favorecida mediante técnicas o métodos específicos.

Muchas experiencias existen sobre el tema, así como una abundante bibliografía que engloba desde los principios teóricos, pasando por las propias técnicas, hasta aquellas propuestas que se centran en la resolución de un determinado número de problemas de variada dificultad. Pero en cualquier caso, hemos de entender que la resolución de problemas no persigue resolver ejercicios elementales o rutinarios correspondientes a alguna parte de las matemáticas, tampoco la presentación de trucos o mecanismos que puedan solucionar un tipo particular de problemas, sino la enseñanza de modelos matemáticos caracterizados mediante situaciones complejas del mundo real que permitan el desarrollo de habilidades y actitudes.

Se debe entender la cuestión como la parte más esencial de la matemática, como un proceso, no como una respuesta, como un viaje, no como un destino, donde vamos descubriendo un mundo de ideas y conocimientos, poniendo de manifiesto las habilidades, técnicas, estrategias y actitudes propias de cada individuo.

“A la resolución de problemas se le ha llamado con razón, el corazón de las matemáticas, pues es ahí donde se puede adquirir el verdadero sabor que ha atraído y atrae a los matemáticos de todas las épocas. Del enfrentamiento con problemas adecuados es donde pueden resultar motivaciones, actitudes, hábitos, ideas para el desarrollo de herramientas, en una palabra, la vida propia de las matemáticas”. Miguel de Guzmán. 1984

La resolución de problemas constituye un objetivo básico y una parte integral de toda actividad matemática. Se trata de un proceso que debe proporcionar en el aula, el contexto donde puedan aprender los conceptos y destrezas, desarrollar y aplicar las estrategias para su resolución, valorar el proceso utilizado al menos en la misma medida en que se valora el resultado, interpretar el resultado obtenido con relación a lo demandado, potenciar la comunicación matemática entre los alumnos y el profesor, aumentar la confianza en el uso de las matemáticas, considerando al error en su justa medida y, en definitiva, percibir la correcta visión de lo que significa aprender matemáticas y resolver problemas.

El currículo de matemáticas de Primaria y Secundaria de nuestro país concede una especial importancia al tema dedicándole una gran atención; si tomamos, por ejemplo, la Comunidad Valenciana encontramos que la resolución de problemas es planteada como bloque de contenidos, aunque evidentemente relacionada con el resto.

PERO, ¿QUÉ ES UN PROBLEMA?

Comencemos diciendo que la palabra "problema" es utilizada en nuestro idioma para referirse a diversidad de situaciones absolutamente distintas, en contextos diferentes que, incluso, nada tienen que ver con las matemáticas.

También el título "problemas matemáticos" es utilizado en ocasiones, haciendo referencia a un modelo general de actividades, donde éstas deben ser numéricas, de aplicación directa, con utilización de datos concretos en situaciones debidamente identificadas, en las que la solución de las mismas vienen determinadas desde el primer momento que se reciben, donde rápidamente se ha discriminado el algoritmo o

1. Las matemáticas son cálculos. Las matemáticas, para los estudiantes sobre los que se hizo el estudio, eran lo que ellos llamaban “ las cuatro operaciones ”. Estas operaciones implicaban la memorización de hechos y algoritmos matemáticos. Para la generalidad de los estudiantes encuestados, " hacer matemáticas significa seguir reglas" y , "hacer matemáticas es, sobretodo, memorizar". 2. Los problemas de matemáticas deben resolverse rápidamente y con unos cuantos pasos. Estos estudiantes daban por supuesto que los problemas de matemáticas son tareas rutinarias a las que deben aplicarse algoritmos aritméticos o algebraicos conocidos. Por el contrario, las tareas no rutinarias eran consideradas por la mayor parte de los encuestados como algo marginal a la vía de las matemáticas: “ no son verdaderas matemáticas ”, decían. Estaban convencidos de que algo funcionaba mal si al resolver un problema se tardaba demasiado tiempo en encontrar la solución (más de cinco o diez minutos). 3. Las matemáticas tienen como objetivo obtener respuestas correctas****. Los estudiantes tendían a ver las matemáticas según la dicotomía bien hecho / mal hecho. Se concentraban casi exclusivamente en las respuestas, y si dichas respuestas eran correctas o incorrectas. La mayor parte de ellos creían que sólo el profesor podía decirles si una respuesta era acertada o equivocada, y si la respuesta obtenida era errónea parecían tener la sensación de haber perdido el tiempo. 4. El papel del estudiante de matemáticas es recibir conocimientos matemáticos, y demostrar que los ha recibido****. Las matemáticas (conjunto de hechos, reglas, procedimientos y actitudes) es un “paquete” que hay que recibir. En las entrevistas, los estudiantes explicaban que esa recepción se lleva a cabo prestando atención en clase, leyendo el libro de texto (en particular la “letra gorda”), y haciendo, si es posible con el profesor u otro adulto, las tareas propuestas para casa. A partir de ahí el alumno demuestra que ha recibido el "paquete de matemáticas" dando respuesta correcta a los problemas presentados. Si da la respuesta correcta, es que lo ha comprendido, si la respuesta no es correcta, se le supone que no. 5. El papel del profesor de matemáticas es transmitir los conocimientos matemáticos y comprobar que los estudiantes los han

recibido****. La mayoría de estudiantes supone que el papel del profesor es emplear la hora de clase en “cubrir” el programa señalado en el libro de texto. Si un profesor desarrolla bien el programa, los estudiantes serán capaces de dar rápidamente las respuestas a las tareas propuestas en clase, en casa y en los exámenes.

Sin embargo, cuando un educador matemático habla o escribe sobre la resolución de problemas, probablemente tiene en mente una definición similar a la de Wheatley: “ Resolver un problema es lo que haces cuando no sabes lo que hay que hacer ”. The National Council of Teachers of Mathematics de Estados Unidos recomienda que las matemáticas, especialmente en los niveles de Primaria y Secundaria, estén enfocadas a la resolución de problemas.

Los estudiantes cuyas creencias matemáticas sean similares a las comentadas ni siquiera aceptan que la resolución de problemas (en el sentido de Wheatley) sea matemáticas. Para ellos, en matemáticas, nunca se supone que puedan estar en una situación en la que no sabes qué es lo que hay que hacer. Si el profesor ha hecho bien su trabajo y los alumnos han hecho el suyo siempre sabrán aplicar un hecho, una regla o un procedimiento a un problema para obtener rápidamente la respuesta adecuada.

PROBLEMAS Y EJERCICIOS.

Los educadores matemáticos hacen con frecuencia una distinción entre “problemas” y “ejercicios”.

Según Kantowski, una tarea es un problema si implica para el alumno una pregunta que no sabe responder o una situación que es incapaz de resolver usando los conocimientos que tiene inmediatamente disponibles, mientras que un ejercicio es una actividad en la cual el alumno aplica un algoritmo que conoce y que una vez aplicado le llevará a la solución.

Esta distinción no es una mera argucia semántica. Un estudiante para quien las matemáticas son una colección de ejercicios puede tener un completo éxito en obtener las respuestas adecuadas de forma rápida, pero, ¿qué ocurre cuando ese alumno se encuentra con un problema?