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Aritmética Razones y Proporciones DESARROLLO DEL TEMA

I. EL NUMERO DE ORO

Un número nada fácil de imaginar que convive con la humanidad porque aparece en la naturaleza y desde la época griega hasta nuestros días en el arte y el diseño. Es el llamado número de oro (representado habitualmente con la letra griega Φ) o también sección áurea, proporción áurea o razón áurea. La sección áurea es la división armónica de un segmento en media y extrema razón. Es decir, que el segmento menor es al segmento mayor, como este es a la totalidad. De esta manera se establece una relación de tamaños con la misma proporcionalidad entre el todo dividido en mayor y menor. Esta proporción o forma de seleccionar proporcionalmente una línea se llama proporción áurea.

Tomemos un segmento de longitud uno y hagamos en el la división indicada anteriormente x

1–x 1

Aplicando la proporción áurea obtenemos la siguiente ecuación que tendremos que resolver 1– x x = ⇒ 1 – x = x 2 ⇒ x 2 + x – 1=0 x 1 Una de las soluciones de esta ecuación (la solución positiva) es x = –1 + 5 . 2

Lo sorprendente ahora es calcular el valor que se obtiene al dividir el segmento mayor entre el menor,

–1 + 5 (–1 + 5)  (3 + 5) –1 + 5 –3 – 5 + 3 5 + 5 x 2 = = = = = 1– x 9–5 3– 5 3– 5 (3 – 5)  (3 + 5) 2 =

2+2 5 1+ 5 = = 1, 618... → el número de oro 4 2

Es decir, la relación entre las dos partes en que dividimos el segmento es el número de oro. El número de oro en el arte, el diseño y la naturaleza El número áureo aparece, en las proporciones que guardan edificios, esculturas, objetos, partes de nuestro cuerpo, ... Un ejemplo de rectángulo áureo en el arte es el alzado del Partenón griego. En la figura se puede comprobar que AB/CD= φ. Hay más cocientes entre sus medidas que dan el número áureo, por ejemplo: AC/AD=φ y CD/CA = φ. Hay un precedente a la cultura griega donde también apareció el número de oro. En La Gran Pirámide de Keops, el cociente entre la altura de uno de los tres triángulos que forman la pirámide y el lado es 2φ. D E

F

A

B

C

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Ya vimos que el cociente entre la diagonal de un pentágono regular y el lado de dicho pentágono es el número áureo. En un pentágono regular está basada la construcción de la Tumba Rupestre de Mira en Asia Menor. Ejemplos de rectángulos áureos los podemos encontrar en las tarjetas de crédito, en nuestro ONI y también en las cajetillas de tabaco. Unas proporciones armoniosas para el cuerpo, que estudiaron antes los griegos y romanos, las plasmó en este dibujo Leonardo da Vinci. Sirvió para ilustrar el libro La Divina Proporción de Luca Pacioli editado en 1509.

En dicho libro se describen cuales han de ser las proporciones de las construcciones artísticas. En particular, Pacioli propone un hombre perfecto en el que las relaciones entre las distintas partes de su cuerpo sean proporciones áureas. Estirando manos y pies y haciendo centro en el ombligo se dibuja la circunferencia. El cuadrado tiene por lado la altura del cuerpo que coincide, en un cuerpo armonioso, con la longitud entre los extremos de los dedos de ambas manos cuando los brazos están extendidos y formando un ángulo de 90º con el tronco. Resulta que el cociente entre la altura del hombre (lado del cuadrado) y la distancia del ombligo a la punta de la mano (radio de la circunferencia) es el número áureo. El cuadro de Dalí Leda atómica, pintado en

1949, sintetiza siglos de tradición matemática y simbólica, especialmente pitagórica. Se trata de una filigrana basada en la proporción áurea, pero elaborada de tal forma que no es evidente para el espectador. En el boceto de 1947 se advierte la meticulosidad del análisis geométrico realizado por Dalí basado en el pentagrama místico pitagórico. En la naturaleza, aparece la proporción áurea también en el crecimiento de las plantas, las piñas, la distribución de las hojas en un tallo, dimensiones de insectos y pájaros y la formación de caracolas.

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I. RAZÓN

C. Proporción geométrica discreta Cuando sus cuatro términos medios son diferentes:

•• Es una comparación entre 2 cantidades homogéneas. Dicha comparación puede hacerse por diferencia o por cociente, denominándose razón aritmética o geométrica respectivamente.

r=a–b

••

••

a c = b d

Cuando sus cuatro términos medios son iguales:

Consecuente Antecedente

Razón aritmética

q=a b Razón geométrica

•• La expresión

d: _________

D. Proporción geométrica continua

Antecedente Consecuente

a b = b c

a 2 = , puede representar el b 5



b: _________ y

1. Serie de razones geométricas equivalentes Se llama así al conjunto de razones geométricas, que en común van a tener un mismo valor. a3 a1 a2 an = = = =k b1 b2 b3 bn

mismo significado con diferentes enunciados: −− Dos números son entre sí como 2 es a 5. −− Dos números están en la relación de 2 a 5. −− La razón de dos números es 2/5.

II. PROPORCIÓN

Es el resultado de tener dos razones iguales. De acuerdo a su relevancia, sólo estudiaremos las proporciones aritméticas y geométricas, las que pueden ser a su vez, discretas o continuas.

A. Proporción aritmética discreta Cuando los términos medios son diferentes:

d: __________________

B. Proporción aritmética continua Cuando los términos medios son iguales:

b: _________ y



• a1 + a2 + a3 + ... + an =k b1 + b2 + b3 + ... + bn •

a1a2a3...an = kn b1b2b3...bn

Además:

Propiedades: Si: a = c , se cumple que: b d •

a–b=b–c

En donde se cumplen las siguientes relaciones:

a + b3 a1 + b1 a + b2 a + bn k +1 = 2 = 3 = n = a1 – b1 a2 – b2 a3 – b3 an – bn k –1

a–b=c–d

c: _________

c: _________

•

a+b c +d = b b a–b c–d = b d