Salinas, P. (2010). - Repositorio Digital - Instituto Politécnico Nacional

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Pero en lugar de referirse a la velocidad como una razón entre infinitesimales, como en el Cálculo Leibniziano, Newton hablaba de los momentos de las cantidades fluyentes, que son como sus velocidades de flujo, partes infinitamente pequeñas con las cuales se incrementan en cada periodo infinitamente pequeño de tiempo. “Aunque existen notables diferencias entre el Cálculo diferencial de Leibniz y el fluxional de Newton, es claro que en ambos casos las cantidades infinitamente pequeñas resultan ser un recurso básico” (Arcos, 2004, p. 88). “Los infinitamente pequeños y los infinitamente grandes —en una u otra forma— son esenciales en Cálculo. De hecho son de las características distinguibles del Cálculo comparado con muchas otras ramas de las Matemáticas (por ejemplo Álgebra)” (Kleiner, 2001, p. 137). Aceptar lo anterior nos exige tomar en cuenta esa realidad en el diseño de una secuencia didáctica que permita trascender el pensamiento algebraico e introduzca al estudiante al pensamiento propio del Cálculo, con todas las dificultades que esto representa. Kaput (1994) nos señala el entorno matemático en el que el trabajo de Newton se inscribe. El lenguaje del Álgebra y el uso de la Geometría de coordenadas se convirtieron en herramientas para el desarrollo de nuevas Matemáticas, la justificación de argumentos se daba en términos algebraicos y aritméticos vagos, era frecuente que de cálculos particulares se realizaran inducciones, y la noción subyacente de número gradualmente se volvió más abstracta y general. Kaput reporta el importante hecho de que en la mente de Newton se incluían los números negativos e irracionales, y las imágenes cinéticas asociadas al movimiento continuo se integran a todos estos desarrollos en su mente. En las propias palabras de Newton, de su obra De quadratura curvarum, Kaput rescata el siguiente extracto (incluido en A Source Book in Mathematics de Dirk Jan Struik , 1986): En este lugar yo considero a las cantidades matemáticas no consistiendo de muy pequeñas partes, sino como descritas mediante un movimiento continuo. Las líneas (curvas) se describen, y por tanto se generan, no por la aposición de partes sino por el movimiento continuo de puntos....Esta génesis toma lugar realmente en la naturaleza de las cosas, y se ha visto a diario en el movimiento de los cuerpos. Y de esta manera los antiguos, dibujando líneas movibles a lo largo de líneas rectas inmóviles, enseñaron la génesis de rectángulos (Newton, citado por Kaput, 1994, p. 111). Esta manera dinámica de ver las curvas le permitió visionar un acercamiento diferente al problema geométrico de cálculo de áreas, no como un límite de suma de áreas infinitesimales, sino más bien en términos de la razón de cambio del área con respecto al tiempo. Boyer (1949) refiere que en su De analysi per aequationes numero terminorum infinitas Newton emplea la idea de un rectángulo indefinidamente pequeño o “momento” del área y encuentra la cuadratura de curvas de un modo fundamentalmente diferente del practicado. En otras palabras, comenta Boyer, mientras que anteriores cálculos de áreas se determinaron a través del equivalente a la integral definida (límite de una suma), Newton primeramente determina la razón de cambio del área y de ahí calcula el área mediante lo que ahora llamamos la integral indefinida de la función que representa la 63

ordenada. En este sentido puede afirmarse que el proceso de encontrar la derivada (razón de cambio) es la idea básica, y la integral se define en términos de la derivada. Es difícil precisar cómo pensaba Newton exactamente la razón instantánea de cambio, pero Boyer sugiere que muy seguramente sea similar a la concepción de velocidad instantánea que Galileo hizo tan familiar en su tiempo, aunque no fuera rigurosa, “en términos de la distancia que es recorrida si el objeto en movimiento mantuviera su velocidad instantánea por un periodo de tiempo dado” (Gravemeijer y Doorman, 1999, p. 124). La contribución de Newton fue más bien el facilitar los cálculos y no el clarificar las concepciones. Un elemento significativo del trabajo de Newton fue “el hecho de que aplicaba el método ‘directamente e invertidamente’, como él decía” (Boyer, 1949, p. 192). No es nuestro objetivo aquí el reproducir el método, que es importante decirlo, incluye el uso de su teorema del binomio; nuestro interés es más bien dejar evidencia de cómo Newton antepone su idea de razón de cambio instantánea del área de un modo intuitivo y resuelve a través de ella el cálculo del área. En la aplicación de su método para demostrar m n mn n , Boyer observa n que el área bajo la curva y a x está dada por Y a x mn cierta insinuación de considerar la ordenada de la curva como representando a la velocidad del área, la cual se interpreta dinámicamente creciendo con respecto al tiempo que a su vez está representado en el eje x. Haya o no sido de esta manera, esto nos sugiere que en un acercamiento newtoniano la integración tiene sentido hacerla en derivadas de funciones y no en funciones, y su objetivo es recuperar la magnitud (función) de la que se conoce su razón de cambio con respecto al tiempo (derivada). Para Newton era un hecho que si el área es y a x m n , y a la inversa, si la curva es m n n Y a x mn mn n , entonces la curva es n y a x , entonces el área es Y a x mn mn n Recuperado en términos formales (de funciones), el resultado de Newton establece que: si la función es si la derivada es n Y a x m n m n mn n entonces su derivada es y a x entonces la antiderivada es y a x m n n Y a x mn “El Teorema Fundamental del Cálculo —la comprensión de que la acumulación de una cantidad y la razón de cambio de su acumulación están herméticamente relacionadas— es uno de los sellos intelectuales en el desarrollo del Cálculo” (Thompson, 1994a, p. 236). En palabras de Richard Courant, comenta Thompson, “la idea raíz de todo el cálculo diferencial e integral”, hizo posible el desarrollo algorítmico de lo que ahora conocemos como Cálculo. Estar conscientes de esta idea cambia nuestra perspectiva de la ubicación de este teorema en el discurso escolar del Cálculo. Podríamos ambicionar que esta idea raíz se convirtiera didácticamente en la plataforma para el desarrollo del pensamiento variacional, de este mn n . 64

Pero en lugar de referirse a la velocidad como una razón entre infinitesimales, como en el<br />

Cálculo Leibniziano, Newton hablaba de los momentos de las cantidades fluyentes, que<br />

son como sus velocidades de flujo, partes infinitamente pequeñas con las cuales se<br />

incrementan en cada periodo infinitamente pequeño de tiempo. “Aunque existen<br />

notables diferencias entre el Cálculo diferencial de Leibniz y el fluxional de Newton, es<br />

claro que en ambos casos las cantidades infinitamente pequeñas resultan ser un recurso<br />

básico” (Arcos, 2004, p. 88).<br />

“Los infinitamente pequeños y los infinitamente grandes —en una u otra forma— son<br />

esenciales en Cálculo. De hecho son de las características distinguibles del Cálculo<br />

comparado con muchas otras ramas de las Matemáticas (por ejemplo Álgebra)” (Kleiner,<br />

2001, p. 137). Aceptar lo anterior nos exige tomar en cuenta esa realidad en el diseño de<br />

una secuencia didáctica que permita trascender el pensamiento algebraico e introduzca al<br />

estudiante al pensamiento propio del Cálculo, con todas las dificultades que esto<br />

representa.<br />

Kaput (1994) nos señala el entorno matemático en el que el trabajo de Newton se<br />

inscribe. El lenguaje del Álgebra y el uso de la Geometría de coordenadas se convirtieron<br />

en herramientas para el desarrollo de nuevas Matemáticas, la justificación de argumentos<br />

se daba en términos algebraicos y aritméticos vagos, era frecuente que de cálculos<br />

particulares se realizaran inducciones, y la noción subyacente de número gradualmente se<br />

volvió más abstracta y general. Kaput reporta el importante hecho de que en la mente de<br />

Newton se incluían los números negativos e irracionales, y las imágenes cinéticas<br />

asociadas al movimiento continuo se integran a todos estos desarrollos en su mente. En<br />

las propias palabras de Newton, de su obra De quadratura curvarum, Kaput rescata el<br />

siguiente extracto (incluido en A Source Book in Mathematics de Dirk Jan Struik , 1986):<br />

En este lugar yo considero a las cantidades matemáticas no consistiendo de muy<br />

pequeñas partes, sino como descritas mediante un movimiento continuo. Las<br />

líneas (curvas) se describen, y por tanto se generan, no por la aposición de partes<br />

sino por el movimiento continuo de puntos....Esta génesis toma lugar realmente<br />

en la naturaleza de las cosas, y se ha visto a diario en el movimiento de los<br />

cuerpos. Y de esta manera los antiguos, dibujando líneas movibles a lo largo de<br />

líneas rectas inmóviles, enseñaron la génesis de rectángulos (Newton, citado por<br />

Kaput, 1994, p. 111).<br />

Esta manera dinámica de ver las curvas le permitió visionar un acercamiento diferente al<br />

problema geométrico de cálculo de áreas, no como un límite de suma de áreas<br />

infinitesimales, sino más bien en términos de la razón de cambio del área con respecto al<br />

tiempo. Boyer (1949) refiere que en su De analysi per aequationes numero terminorum<br />

infinitas Newton emplea la idea de un rectángulo indefinidamente pequeño o “momento”<br />

del área y encuentra la cuadratura de curvas de un modo fundamentalmente diferente del<br />

practicado. En otras palabras, comenta Boyer, mientras que anteriores cálculos de áreas<br />

se determinaron a través del equivalente a la integral definida (límite de una suma),<br />

Newton primeramente determina la razón de cambio del área y de ahí calcula el área<br />

mediante lo que ahora llamamos la integral indefinida de la función que representa la<br />

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