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Edita: Generalitat Valenciana © De esta edición Generalitat Valenciana Autores: Mª Carmen Raga, Agustín Muedra y José Luis Requena Diseño y maquetación: www.adisseny.com 7 15 Evaluación inicial Bloque de números 17 Haciendo cuentas 19 Cubeso 25 Primo sospechoso 27 Repartiendo el botín 29 Gran Cañón 31 Habitación doble 33 Dobleces de papel 35 El rumor 37 Las ratas de Phoebe 39 La edad de Lisa 41 En el año 3000 43 Sistema binario 45 Los ahorros de Fry 47 Las cuentas de Lisa 49 Bart el interesado 51 Acciones futuras 53 ¿Estás en la Luna? 55 Chocolatinas o patatas Matemáticas de cine 5 Evaluación inicial Evaluación inicial Nelson: Eh! Mirad cuánto gana Skinner, ¡25 000 dólares al año! Bart: Veamos, tiene 40 años por 25 000 dólares … ¡Jope, es millonario! Skinner: ¡No era director cuando tenía un año! 1. ¿A cuánto asciende la cantidad que obtiene Bart en la calculadora? ¿A cuánto ascendería si tuviera en cuenta que Skinner es director desde los 28 años? 2. ¿Cuánto cobra Homer por cada hora de trabajo? Federal withholding: FICA: State withholding: Municipal Tax: Bear Patrol Tax: 56,25 36,34 10,45 9,37 5,00 Matemáticas de cine 9 Lisa: ¡Papá la India está a más de 10 000 millas! Homer: ¡Cómo si no lo supiera! Lisa: ¡Son más de 16 000 kilómetros! Homer: Oh! 3. “Según esta aproximación de Lisa, ¿Cuántos kilómetros equivalen a una milla? Homer: ¿Cuánto han subido las acciones? Agente: 25 centavos. Homer: ¿Qué debo hacer? Agente: … recibirá 25 dólares si las vende ahora … …………… Marge: … las acciones de tu padre ahora valen 5 200 dólares. 4. ¿Cuántas acciones posee Homer? Según el precio total que obtiene Marge con la calculadora, ¿cuál es el precio de cada acción? 5. El presentador del canal financiero dice que las acciones de la central cerraron a “52 y un cuarto”. ¿Se corresponde esto con el precio de Marge? ¿Cuál es el precio real del total de acciones de Homer? Nelson: Eso es como preguntar la raíz cuadrada de un millón, no tiene nadie la respuesta. Lisa: ¡Alguien la tendrá! … 6. ¿Puedes ayudar a Lisa? Calcula las siguientes raíces 1 000 000 10 Matemáticas de cine 225 16 25 0,09 Nelson: Lisa, aprovecha. El examen de Matemáticas …Te regalo los numeradores, pero los denominadores tendrás que apoquinarlos. Lisa: ¡No quiero tus sucios denominadores! 7. Nelson ha descuidado una copia del examen de Matemáticas, donde nos ha colocado también un denominador. ¿Sabrías completar los denominadores que faltan? 6 = 9 = 15 = 33 10 Vendedor: Son 8 dólares la libra, amigo. Homer: Si son 8 dólares la libra, entonces 5 libras son … ¿Cuántas libras son un galón? Ah! No me lo puedo permitir … 8. Contesta la primera pregunta que se hace Homer. 9. Respecto a la segunda cuestión, y teniendo en cuenta las siguientes equivalencias: 1 kg = 2,205 libras, 1 galón = 3,785 litros. ¿Puedes ayudar a Homer en su cambio de unidades? ¿Comete Homer algún error en el planteamiento? Médico: Este hombre no puede tener un 104% de grasa corporal. ¡Eh, no se puede comer en el tanque! Homer: Y una porra … Editora: … cada ejemplar contiene un cierto porcentaje de papel reciclado. Lisa: ¿Qué porcentaje exactamente? Editora: Cero. ¡Cero es un porcentaje! 10. Comenta estas dos escenas sobre porcentajes. Matemáticas de cine 11 Homer: No te precupes. Yo te comprendo, pero nos habrían venido muy bien esos 12 000 dólares... Lisa: Papá, el 10% de 120 millones no son 12 000 dólares, son … ! 11. ¿Puedes calcular tú ese porcentaje? Homer: Milhouse miró dos veces al elefante y se subió una vez en él. Sra. Van Houten: Sí, y le pagamos cuatro dólares. Homer: Bueno, eso era según la antigua tarifa, pero según la nueva tarifa su factura asciende a un total de 700 dólares … 12. En la antigua tarifa, subirse al elefante era el doble de caro que mirar al elefante. En la nueva, Homer decide que subirse sea cinco veces más caro. ¿Cuáles son los precios en cada una de las tarifas? Profesor Lombardo: Bien, utilizando el método Lombardo, aprenderéis a ver los objetos cotidianos como un simple conjunto de figuras geométricas: veréis cómo dos círculos concéntricos, unos trapecitos, unas elipses e incluso un rombo, debidamente combinados, pueden crear un conejito adorable, ¡es así de fácil! 13. ¿Qué significa círculos concéntricos? ¿Sabrías nombrar las siguientes figuras geométricas y calcular su área? 12 Matemáticas de cine Lisa: Papá, según aumenta la inteligencia a menudo desciende la felicidad, de hecho he trazado un gráfico, ¡me encantan los gráficos! 14. Gradúa los ejes del gráfico tomando valores unitarios para cada cuadrícula, e indica qué valores de felicidad corresponden a los valores 1, 2, 3 y 6 de inteligencia. Matemáticas de cine 13 Bloque de números Haciendo cuentas Como has podido ver en la escena de vídeo, Costello tiene que preparar 13 pasteles para cada uno de los 7 oficiales. Él lo tiene claro, 7 oficiales a 13 pasteles por cabeza son un total de ¡28 pasteles! Ante el asombro de su compañero, Costello decide demostrarle que efectivamente son 28 los pasteles que debe hacer, y no lo demuestra ni de una ni de dos ¡lo razona de tres formas diferentes! “… Necesito los 28 donuts para los 7 oficiales. He preparado 13 para cada uno. Los tengo justos. He preparado 13 por cabeza: 7 oficiales y cada uno ha de comerse 13 donuts. Sí. 28 donuts pues son 7 x 13 ...” Matemáticas de cine 17 1. ¿De qué tres formas se “demuestra” en la escena que 13 x 7 = 28? 2. ¿Sabrías explicar qué error matemático comete al dividir 28 entre 7 para obtener 13 de cociente? 3. ¿Qué error comete al multiplicar 13 x 7? 4. ¿Qué error comete al sumar 7 veces 13? 5. Ha llegado la hora de ayudar a Costello. ¿Cuántos pasteles debería hacer? 18 Matemáticas de cine Cubeso Aspectos generales de la película 1. Haz un resumen de unas 5 líneas sobre la película. Contesta las siguientes cuestiones: 2. ¿Qué te ha parecido la película? Haz una pequeña crítica: te ha gustado, te ha parecido interesante…... A lo largo de la película se van describiendo cada uno de los personajes pero sus actitudes van cambiando, ¿no? 3. Describe brevemente cada uno de los personajes. ¿Cuál de los personajes te parece más interesante? Matemáticas de cine 19 Antes de ponernos a trabajar con los números podemos hacer referencia a alguna de las frases de los personajes, parece muy interesante la siguiente frase de Quentin: Quentin: Sólo tenemos que mantener la calma y trabajar en equipo. 4. ¿Se hubiera salvado algún personaje si no hubieran trabajado en equipo? 5. ¿Qué aporta cada uno de los personajes para que el grupo vaya avanzando y encontrando soluciones? 6. ¿Crees que hay algún personaje que no aporta nada? Otras de las frases que nos llama la atención es cuando Leaven, la matemática, dice: “¡Cerebro antes que hermosura!“ 7. Comenta esta frase. Uno de los protagonistas es un chico autista, infórmate sobre el autismo y contesta: 8. ¿En que consiste el autismo? ¿Son ciertas las facultades que se les supone a los autistas? Aspectos matemáticos de la película En la película cada estancia del enorme cubo está etiquetada con un número de nueve dígitos separados en grupos de tres: Leaven, la joven estudiante de matemáticas, deduce que en estos números están incluidas algunas características de las salas: — Si tienen o no trampas mortales. — La posición relativa de cada una de las salas respecto al cubo. — Los movimientos que van describiendo. No vamos a analizar todas estas características porque utiliza unas matemáticas que ya veremos en 4º de ESO, pero sí podemos ver si nos hubiéramos podido librar de las trampas mortales, porque para eso sólo necesitamos: 20 Matemáticas de cine ¡Números primos! Vamos a ver cómo van descubriendo las cosas. La primera referencia que hace la película a este aspecto ocurre cuando al salir de un habitáculo Leaven se da cuenta que cada habitación tiene un número grabado: 566 472 737 (y es una habitación segura). En ese momento se produce la siguiente conversación: Quentin: ¿Qué significarán? ¿Números de serie? (y se ven otros que rodean a esa habitación 476 804 539) Holloway: Número de habitáculos. Son diferentes en cada espacio. Worth: Genial, por lo visto aquí solo hay 566 millones de habitáculos. Es lógico pensar eso en un principio, nosotros utilizamos los números naturales para contar, así: si vemos el número 566 472 737 lo normal no es pensar que son 9 números separados de 3 en 3, sino pensar que se trata del número quinientos sesenta y seis millones cuatrocientos setenta y dos mil setecientos treinta y siete: y por tanto pensar que hay 566 millones y pico de habitáculos. 1. ¿Cuáles son los números naturales? ¿Para que los necesitamos y utilizamos además de para contar? Es en esta habitación donde se dan cuenta que a Leaven le han dejado las gafas, las cuales necesita sólo para leer, y deducen que es por algún motivo: para leer los números de las puertas y hacer cálculos; ¡Leaven en la universidad estudia matemáticas! Enseñan más números de habitaciones: 582 434 865 149 419 568 645 372 649 Matemáticas de cine 21 En un principio Leaven supone que una habitación tiene trampa si alguno de los tres números que la identifica es un número primo. Las diferentes placas que nos muestran la película tienen los siguientes números: 566 472 737 645 372 649 567 898 545 476 804 939 656 778 462 582 434 865 517 478 565 149 419 568 666 897 466 2. Según esta primera deducción, ¿qué habitaciones tienen trampa? Para ayudarte vamos a analizar juntos la primera habitación: — Vemos el primer grupo de 3 cifras: 566 No es primo porque se puede dividir por el número 2. — Vemos el segundo grupo de 3 cifras: 472 Tampoco es primo, ¿lo ves? — Vemos el tercer grupo de 3 cifras: 737 No es primo porque se puede dividir por 11. Por tanto, ninguno de los grupos de 3 cifras es primo y por tanto la habitación es segura, ¡No tiene trampa! Ahora analiza tú las habitaciones, cuyos números hemos escrito arriba y descubre cuáles tienen trampa. Cuando lo corrijamos verás si te hubieras salvado o hubieras caído en una trampa mortal. Vamos a h acer una observación de lo que ocurre en la película: Leaven, es capaz de deducir rápidamente que las trampas de las habitaciones dependen de si los números son primos o no y, sin embargo, cuando tiene que decir si el 645 es primo tiene que 22 Matemáticas de cine pensar mucho; lo mismo ocurre cuando tiene que pensar si el 372 es primo. Piensa en esto y contesta la siguiente cuestión: 3. ¿Por qué Leaven tendría que haber deducido casi sin pensar que estos números no son primos? Es decir, son números muy fáciles de demostrar que no son primos, ¿por qué? Continúa la película y nos van hablando de otros aspectos matemáticos, comienza una conversación con Worth, que hasta ahora ha tenido un papel secundario y comenta que estuvo trabajando en el armatoste de fuera pero no sabe nada, solo que… ¡Es un cubo! 4. ¿Qué diferencia hay entre un cubo y un cuadrado? Dibuja ambas figuras. 5. ¿Cuál el es área de un cuadrado? ¿Y el volumen de un cubo? 6. ¿Qué es el área de una figura? ¿Y el volumen? Continúa la película y de nuevo hay un giro matemático. La teoría de que las habitaciones que no contienen números primos son seguras falla, así que tienen que volver a la bota. La teoría falla, no son primos pero tiene trampa. ¿Qué ocurre? Descubren que una habitación tiene trampa si uno de los grupos de tres dígitos que numera la habitación es potencia de un número primo y sólo de un primo. Vamos a analizar esta frase con ejemplos para que entiendas lo que quiere decir: Si nos dan el número 256 y calculamos la factorización en números primos obtenemos que: Matemáticas de cine 23 256 128 64 32 16 8 4 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Luego 256 = 28 Entonces, si una habitación tuviera el número 256 tendría trampa pues 256 es potencia de un número primo y sólo uno, 256 es 2 elevado a 8. En la película Leaven dice que: ¡nadie en el mundo podría calcular estas factorizaciones mentalmente! Y sin embargo… ¡Nosotros sí podemos! Y se lo vamos a demostrar: 7. Tienes que identificar, según esta nueva teoría cuáles de los siguientes números que aparecen en la película son potencia de un primo y por tanto tienen trampa. ¡Ah! Y en la película hay un error… ¡Si es que tendrían que haber contratado a alguno de nosotros para hacer la película! 567 030 898 545 656 779 462 563 384 805 206 911 Ya para acabar sorpréndenos con tus conocimientos históricos… 8. En la película hablan de Descartes, ¿sabes quién era? 24 Matemáticas de cine Primo sospechoso Un número natural es bueno si es el 1 o es el producto de un número par de primos. Un número natural es malo si es el producto de un número impar de primos. La hipótesis de Riemann dice que, para cualquier número natural grande, N, la diferencia numérica entre los buenos y malos existentes entre 1 y N no es mucha: esta diferencia es menor que, aproximadamente, Matemáticas de cine 25 1. Probar la hipótesis de Riemann para el valor N=100 La conjetura de Goldbach dice: “Todo número par mayor que dos es la suma de dos números primos” Por ejemplo: 4=2+2 6=3+3 8=5+3 10=7+3 2. Expresa los primeros 50 números pares, mayores que 2, como la suma de dos números primos. Se dice que un número p es primo gemelo si p-1 y p+1 son primos, llamados primos asociados. Por ejemplo, 4, 6 y 12 son primos gemelos. La conjetura de los primos gemelos afirma: “Existen infinitos primos gemelos” 3. Encuentra todos los primos gemelos entre 1 y 100. 4. ¿Sabrías decir los primos gemelos cuyos asociados aparecen en la red del capítulo? (ver imagen) 5. Charlie propone factorizar este número de 19 cifras: 5 273 016 492 187 539 810 ¿Puedes ayudarle? 26 Matemáticas de cine Repartiendo el botín “¿Qué tal si todos cobramos un cuarto y ella, digamos, un tercio? 1. ¿De dónde sacas cuatro cuartos y un tercio? ¿No sabes sumar? 2. ¿Qué parte debería llevarse cada uno? Matemáticas de cine 27 Gran Cañón “¿Sabían ustedes que 34 millones de americanos adultos son obesos y que su exceso de grasa podría rellenar las dos quintas partes del Gran Cañón del Colorado?” 1. Según estas proporciones, ¿cuántos americanos adultos obesos harían falta para, con su exceso de grasa, rellenar por completo el Gran Cañón del Colorado? Matemáticas de cine 29 Habitación doble “Mi casa mide 2 m3 y sólo ocupamos uno y medio o poco más. Aún sobra sitio para de un hombre” 1. ¿Qué volumen ocupa un hombre? 2. ¿Ocupa lo mismo que un robot? Matemáticas de cine 31 Dobleces de papel “He doblado este papel dos veces; ahora es cuatro veces más grueso que antes. Si eleváramos los dobleces a la quincuagésima potencia, ¿Qué altura tendría el montón de papel resultante?” 1. Con la ayuda de tu calculadora indica el valor de las siguientes potencias: 25= (-2) = 4 73= (-3) = 2 94= (-5) = 3 (-6)5= 2. Completa: El valor de la potencia de un número negativo será positivo si el exponente es negativo si el exponente es Matemáticas de cine 33 3. Calcula el valor de los productos siguientes: 2,54367·103 = 4 11,8765·10 = 12 3,17652·10 = -5,00001·10 9 = 4. Teniendo en cuenta que la distancia de la Tierra al Sol es de, aproximadamente, 1,5·108 km, ¿lleva razón Charlie al afirmar que el montón resultante llegaría al Sol? “Riley era un estafador; un esquema de pirámide … En vez de sacar grandes sumas que llamaran la atención, él conseguía mucho dinero sin que saltara la alarma … Empezó cogiendo 2 dólares de cada cuenta. Luego devolvió el dinero unos días después sacando 2 dólares más del doble de cuentas; o sea que devolvía 2 dólares y se quedaba con los otros dos” Nivel N. Cuentas Saca Devuelve Saldo 1 1 2$ 0$ 2$ 2 2 4$ 2$ 4$ 3 4 8$ 4$ 8$ 4 8 16 $ 8$ 16 $ 5. Utiliza la potencia para indicar el saldo que conseguirá Riley en el nivel n. 6. Terry: ¿Cómo consiguió medio millón? Con la ayuda de tu calculadora indica cuál es el primer nivel en el que su saldo es superior a 500 000 dólares. 34 Matemáticas de cine El rumor El problema del contagio que comenta Charlie es bastante complejo ya que, aunque parece simple, no todas las personas expuestas se contagian, y este detalle aumenta su dificultad. Utilicemos este ejemplo para resolver un problema más sencillo. “A las 8:30 h, al llegar al instituto, tres alumnos de 2º de ESO se enteran de un cotilleo sobre un profesor. A los cinco minutos, cada uno de ellos se lo cuenta a otros tres. Al cabo de 5 minutos, cada uno de los nuevos conocedores comunica la noticia a otros tres y así sucesivamente” 1. ¿Cuántos alumnos conocerán la noticia al cabo de un cuarto de hora? 2. Si ese día en el instituto hay 363 alumnos, ¿a qué hora se habrán enterado absolutamente todos? Matemáticas de cine 35 Las ratas de Phoebe “Tenemos siete ratas, ¿qué pasa si cada una tiene siete ratas y cada una de ellas tiene siete más?” 1. ¿Puedes calcular tú esa cifra? 2. ¿Cuántas ratas tendría en la quinta generación? Matemáticas de cine 37 La edad de Lisa “Tengo tres años y tres octavos ...” 1. Expresa la edad de Lisa en meses. 2. Calcula esta edad en días (considera meses de 30 días). Matemáticas de cine 39 En el año 3000 Como has podido ver en la escena de vídeo, Fry se congeló el día 1 de enero de 2000 a las 0:00 am. Hasta su descongelación, el 31 de diciembre de 2999, transcurren 1 000 años. Considerando que el día 01-01-2000 fue sábado, ¿Qué día de la semana será el día de su descongelación? Para responder a esta pregunta, resolveremos las cuestiones siguientes: 1. ¿Cuántos años bisiestos hay entre 1999 y 2999? 2. Si tenemos en cuenta que un año bisiesto tiene 366 días (se añade un día al mes de febrero), y un año no bisiesto tiene 365, ¿cuántos días transcurren entre el 31 de diciembre de 1999 y el 31 de diciembre de 2999? 3. En el vídeo puedes ver que Fry se descongela a mediodía: es decir 12 horas antes de la hora que cabría esperar. ¿Cómo ajustarías, con este dato, el cálculo del apartado anterior? Matemáticas de cine 41 Este desajuste es debido al número de días que para la máquina tiene un año. ¿Cuál es este valor? 4. Con los cálculos realizados en las cuestiones anteriores será fácil responder a la cuestión: ¿Qué día de la semana es el 31 de diciembre de 2999? En la escena siguiente contestan a la pregunta 4, pues es el día en que la entrada al museo es gratuita. Presta atención y comprueba si tu respuesta es correcta. 5. ¿Qué día de la semana será tu cumpleaños cuando cumplas 50 años? 42 Matemáticas de cine Sistema binario El sistema binario es un sistema muy popular en Futurama. Ahora que ya lo conoces entenderás mejor algunas escenas de esta serie. 1. El profeta, al que se refiere Bender para bendecir la mesa, está representado por un código numérico. ¿A qué sistema de numeración crees que pertenece? ¿Por qué? 2. En esta escena, después de la pesadilla de Bender, Fry le comenta: “no existe eso que llamas 2”. ¿A qué se refiere? Comenta esta frase. 3. El piso de Bender es el número 00100100, expresado en binario. ¿A qué número decimal corresponde? ¿Cuántos pisos hay en el bloque? (suponiendo que el último sea el 11111111). Matemáticas de cine 43 4. Expresa en decimal el número binario 0101100101 5. ¿Por qué corre Bender cuando ve el número anterior reflejado en el espejo? El código ASCII (Código Estadounidense Estándar para el Intercambio de Información) es un código de caracteres basado en el alfabeto latino, creado en 1963. Casi todos los sistemas informáticos de hoy en día utilizan el código ASCII para representar textos. Normalmente el código ASCII utiliza 8 bits, expresados en sistema binario. Por ejemplo la letra A corresponde al código 01000001, que en decimal equivale al número 65. 6. Completa la tabla para algunos caracteres en código ASCII y su equivalente en decimal. Binario Decimal Carácter 01000001 65 A 66 01000011 36 $ 48 0 00101011 + 00110001 44 Matemáticas de cine B C 1 50 2 64 @ Los ahorros de Fry “Tiene un saldo de 93 centavos, más el 2,25% de intereses anuales a lo largo de un período de 1000 años, hacen un total de 4 300 millones de dólares” 1. ¿Cuántos dólares equivalen a 93 centavos? 93 = 2. ¿Cuánto vale el tanto por uno en este caso? ¿Y el índice de variación? Matemáticas de cine 45 3. Completa la tabla siguiente: Año Comienza con (en $) 1 0,93 Acaba con (en $) 2 3 4 4. Utiliza la potencia para calcular el saldo final que tendrá Fry después de 1 000 años. 5. ¿Se corresponde la cantidad obtenida con los 4 300 millones de dólares que dice la cajera? 46 Matemáticas de cine Las cuentas de Lisa “Yo he contratado su cuenta del ahorrador próspero, 2,30% de interés en lugar del 2,25% habitual o sea que dentro de un año tendré 10 centavos más.” 1. Con el 2,30% de interés que ha contratado Lisa, ¿cuánto dinero tendría al cabo de un año si hubiera ingresado 50 dólares? 2. Para obtener 10 centavos más contratando el 2,30% en vez del 2,25% habitual, ¿cuánto dinero debió ingresar Lisa? Matemáticas de cine 47 Bart el interesado “…75 pavos por fiesta más los intereses… Un total… 22 000 dólares…” 1. Bart cita cuatro fiestas anuales, y las cifra en 75 dólares cada una. Considerando que tiene 10 años, ¿qué cantidad, sin intereses, obtiene Bart en la calculadora? 2. ¿Qué tanto por ciento de interés ha aplicado Bart a la cantidad anterior para obtener los 22 000 dólares? Matemáticas de cine 49 Acciones futuras “El quesito azul es el dinero que ganamos repartiendo paquetes, pero el quesito verde representa un beneficio de sólo 8 dólares...” 1. ¿Cuánto dinero ganaron repartiendo paquetes? 2. Los protagonistas tienen el 49% de las acciones de la empresa PS, que posee un total de 1 000 000 de acciones en bolsa. ¿Cuántas acciones tienen ellos? ¿Qué porcentaje tiene la competencia? ¿Cuántas acciones son? 3. Cuando los protagonistas saltan de alegría por ser millonarios es porque el precio actual de cada acción en el mercado es de 107 dólares. ¿Cuánto dinero habrían obtenido si las hubiesen vendido en ese momento? Matemáticas de cine 51 Cuando las acciones bajan a “3 como se llame...” 4. ¿Cuánto dinero habrían obtenido si las hubiesen vendido en ese momento? 5. Si las acciones las compraron por 50 dólares cada una, ¿cuánto habrían ganado o perdido en los casos anteriores? 52 Matemáticas de cine ¿Estás en la luna? “...Una vez allí, sólo pesaremos un pequeño porcentaje de lo que pesamos aquí …” 1. A la vista del gráfico, ¿sabrías decir cuál es exactamente ese porcentaje? 2. ¿Cuál sería el peso en la Luna de una persona cuyo peso en la Tierra fuera de 55 kg? Matemáticas de cine 53 Chocolatinas o patatas Regina: 120 calorías y 48 son de grasa. ¿Qué porcentaje es ese? 1. Gretchen: Pues, ¿48 dividido por 120? ¿Es correcta esta respuesta? ¿Por qué? ¿Qué representa 48 dividido por 120? 2. Cady: Es un 40% ¿Es correcta la respuesta? ¿Por qué? Matemáticas de cine 55