El conjunto de los números naturales
¿Cuál es el número más grande que se te ocurre? Ahora súmale $1$. ¿Hay algún número entero entre $7$ y $8$? Los números naturales siguen unas pocas reglas sencillas, y las personas los han escrito de muchas maneras: cuñas en tablillas de arcilla, letras romanas y los 0 y 1 que hay dentro de tu celular. Veamos cómo encaja todo.
El conjunto de los números naturales
Muchos libros de EE. UU. llaman a este conjunto los números enteros no negativos (whole numbers) y empiezan los números de contar (counting numbers) en $1$. En esta página $\mathbb{N}$ incluye el $0$, igual que los problemas de práctica.
La recta numérica (number line) pone en orden los números naturales. Las marcas están igualmente espaciadas, empiezas en $0$ y cada paso a la derecha suma $1$.
Representa en la siguiente recta numérica los puntos correspondientes a los números naturales $A = 2$, $B = 7$ y $C = 11$.
Representa en la siguiente recta numérica los puntos correspondientes a los números naturales $A = 2$, $B = 7$ y $C = 11$.
Indica si las siguientes afirmaciones sobre el conjunto de los números naturales ($\mathbb{N}$) son verdaderas o falsas, justificando tu respuesta con un ejemplo o un…
Indica si las siguientes afirmaciones sobre el conjunto de los números naturales ($\mathbb{N}$) son verdaderas o falsas, justificando tu respuesta con un ejemplo o un contraejemplo:
- a) El conjunto $\mathbb{N}$ es un conjunto finito porque siempre podemos escribir el número más grande posible.
- b) Entre dos números naturales cualesquiera, por ejemplo el $4$ y el $5$, siempre existe otro número natural.
- c) Todo número natural tiene un sucesor y, excepto el primero, todos tienen un antecesor.
- d) El sistema de numeración decimal es posicional porque el valor de una cifra depende del lugar que ocupa.
Valor posicional y forma desarrollada
En nuestro sistema decimal usamos diez dígitos, del $0$ al $9$. Es posicional: el valor de un dígito depende del lugar donde está. Cada lugar vale $10$ veces el lugar que está a su derecha.
Leemos un número grande en grupos de tres dígitos, separados por comas. El número $5{,}038{,}246$ se lee "cinco millones treinta y ocho mil doscientos cuarenta y seis". Un billion en inglés es $1{,}000{,}000{,}000 = 10^9$, es decir, mil millones (mil millones, no billón).
La forma desarrollada escribe un número como una suma de cada dígito por su potencia de $10$. Algunos problemas la llaman expansión polinómica.
En el sistema de numeración decimal, el valor de una cifra depende de la posición que ocupa. En el número 7.475, indica qué valor representa el primer "7" (empezando por…
En el sistema de numeración decimal, el valor de una cifra depende de la posición que ocupa. En el número 7.475, indica qué valor representa el primer "7" (empezando por la izquierda) y qué valor representa el segundo "7". ¿Cuántas veces es mayor el primero respecto al segundo?
Un famoso streamer* ha alcanzado la cifra de $2.045.703$ suscriptores en su canal. Realiza la descomposición polinómica de este número utilizando potencias de base $10$.
Un famoso streamer ha alcanzado la cifra de $2.045.703$ suscriptores en su canal. Realiza la descomposición polinómica de este número utilizando potencias de base $10$.
La población estimada de una red social en el año 2023 alcanzó la cifra de $1.205.040.300$ usuarios activos. a) Escribe cómo se lee dicho número en castellano. b)…
La población estimada de una red social en el año 2023 alcanzó la cifra de $1.205.040.300$ usuarios activos.
- a) Escribe cómo se lee dicho número en castellano.
- b) Realiza su descomposición polinómica utilizando potencias de base $10$.
- c) ¿Cuál es el valor posicional de la cifra $5$ en dicho número?
Dígitos, redondeo y palíndromos
El valor posicional te permite responder muchas preguntas sobre un número con solo mirar sus dígitos.
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Centenas completas de un número: tapa los dígitos de las decenas y las unidades. El número que queda es la cantidad. En $52{,}619$ hay $526$ centenas completas.
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Redondear a un lugar: mira el dígito que está justo a la derecha. Si es $5$ o más, redondea hacia arriba. Si no, conserva el dígito. Después rellena con ceros.
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Intercambiar dígitos: vuelve a escribir el número con esos dos dígitos cambiados de lugar.
Un palíndromo se lee igual de izquierda a derecha que de derecha a izquierda, como $4{,}774$. Un palíndromo de cuatro dígitos siempre tiene la forma $\overline{abba}$: el primer y el último dígito son iguales, y los dos del medio también.
Así que la suma de los dígitos de un palíndromo de cuatro dígitos siempre es $a + b + b + a = 2(a + b)$. Úsalo para convertir las pistas en ecuaciones pequeñas.
Considera el número natural $N = 47.082$. a) Si intercambiamos la cifra de las unidades de millar con la cifra de las decenas, ¿cuál es la diferencia entre el número…
Considera el número natural $N = 47.082$.
- a) Si intercambiamos la cifra de las unidades de millar con la cifra de las decenas, ¿cuál es la diferencia entre el número original y el nuevo número obtenido?
- b) ¿Cuántas centenas completas hay en total en el número $N$?
- c) Escribe el número natural más cercano a $N$ que termine en tres ceros.
Un número natural de cuatro cifras cumple las siguientes condiciones: Es un número capicúa (se lee igual de izquierda a derecha que de derecha a izquierda). La suma de…
Un número natural de cuatro cifras cumple las siguientes condiciones:
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Es un número capicúa (se lee igual de izquierda a derecha que de derecha a izquierda).
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La suma de sus cifras es $22$.
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La cifra de las unidades de millar es el triple que la cifra de las centenas.
Determina razonadamente de qué número se trata y represéntalo mediante su descomposición polinómica.
Orden de las operaciones
Cuando una expresión mezcla varias operaciones, la respuesta cambiaría según el orden, así que todos seguimos las mismas reglas.
Quizás conozcas esto como PEMDAS (PEMDAS). Recuerda que la M y la D comparten un nivel, y la A y la S también. Dentro de un nivel, ve de izquierda a derecha. Algunos problemas escriben la división con dos puntos, como $36 : 4$. Significa $36 \div 4$, y un punto, como en $3 \cdot 8$, significa $3 \times 8$.
A veces un problema te da el resultado y te pide colocar paréntesis para que sea cierto. Prueba las agrupaciones que cambian el orden y calcula cada una.
En un desafío de lógica matemática, se te entrega una expresión a la que le faltan paréntesis para que el resultado sea correcto. Coloca los paréntesis necesarios para…
En un desafío de lógica matemática, se te entrega una expresión a la que le faltan paréntesis para que el resultado sea correcto. Coloca los paréntesis necesarios para que se cumpla la igualdad:
$$5 + 3 \cdot 8 - 6^2 : 4 + 2 = 25$$Una vez resuelto, explica paso a paso la jerarquía de operaciones que has seguido para llegar al resultado de $25$.
La propiedad distributiva
Supón que un grupo compra $14$ boletos a $\$9$ y otros $14$ a $\$11$. Puedes hallar cada costo y sumarlos, o puedes notar que hay $14$ boletos en ambas partes.
La misma idea ayuda con expresiones que tienen letras. Si la cantidad es la misma en cada término, sácala como factor. Supón que $x = y = z = 20$ y el costo es $4x + 6y + 10z$:
Una empresa de mensajería organiza sus envíos en tres tipos de cajas. El costo de envío se calcula con la siguiente expresión, donde $x$ es el número de cajas pequeñas,…
Una empresa de mensajería organiza sus envíos en tres tipos de cajas. El costo de envío se calcula con la siguiente expresión, donde $x$ es el número de cajas pequeñas, $y$ el de medianas y $z$ el de grandes:
$$Coste = 12 \cdot x + 18 \cdot y + 24 \cdot z$$Si un cliente envía $15$ cajas pequeñas, $15$ medianas y $15$ grandes:
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Calcula el costo total de la operación.
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Aplica la propiedad distributiva para extraer el factor común y reescribir la expresión de forma que sea más sencilla de calcular para un mismo número de cajas de cada tipo.
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Si el precio de cada caja sube $\$2$, ¿cómo variaría el factor común?
Potencias, cuadrados y cubos
Una potencia es la multiplicación repetida del mismo número. En $2^6$ la base es $2$ y el exponente es $6$: significa seis factores de $2$.
$$2^6 = 2 \times 2 \times 2 \times 2 \times 2 \times 2 = 64$$Un exponente $2$ es un cuadrado (un cuadrado de lado $n$ tiene área $n^2$). Un exponente $3$ es un cubo (un cubo de arista $n$ tiene volumen $n^3$). Los números $1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100, 121, 144, 169, \ldots$ son cuadrados perfectos, y $1, 8, 27, 64, 125, 216, \ldots$ son cubos perfectos. La raíz cuadrada va en sentido contrario: $\sqrt{36} = 6$ porque $6^2 = 36$.
Las potencias también describen un crecimiento por repetición. Aaliyah le manda un meme por mensaje a $3$ amigos. En cada ronda, todos los que acaban de recibirlo lo reenvían a $3$ personas nuevas.
| Ronda | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
|---|---|---|---|---|---|
| Personas nuevas | $1$ | $3$ | $9$ | $27$ | $81$ |
| Como potencia | $3^0$ | $3^1$ | $3^2$ | $3^3$ | $3^4$ |
El exponente cuenta cuántas veces repetiste el paso: el número de rondas. Si algo se repite cada cierto tiempo fijo, el exponente es el tiempo transcurrido dividido entre el tiempo de un paso. Si cada paso tarda $30$ minutos, $3$ horas son $3 \times 60 \div 30 = 6$ pasos.
Lucía quiere organizar su colección de $36$ calcomanías formando un cuadrado perfecto sobre la tapa de su álbum. ¿Cuántas calcomanías debe poner en cada lado del…
Lucía quiere organizar su colección de $36$ calcomanías formando un cuadrado perfecto sobre la tapa de su álbum. ¿Cuántas calcomanías debe poner en cada lado del cuadrado para que no le sobre ninguna? Dibuja un esquema sencillo de la solución.
En un almacén de logística se organizan cajas de zapatos formando cubos perfectos. Si una estantería tiene una base cuadrada de $7 \times 7$ cajas y se apilan hasta…
En un almacén de logística se organizan cajas de zapatos formando cubos perfectos. Si una estantería tiene una base cuadrada de $7 \times 7$ cajas y se apilan hasta alcanzar la misma altura para formar un cubo:
- a) ¿Cuántas cajas hay en total en la estantería? Exprésalo en forma de potencia y calcula el valor.
- b) Si se venden $150$ cajas, ¿cuál es el número máximo de cajas que pueden seguir formando un cuadrado perfecto en el suelo del almacén? ¿Cuántas cajas sobrarían en ese caso?
Imagina una bacteria que se reproduce por bipartición (se divide en dos) cada $20$ minutos. Si empezamos con una sola bacteria a las 08:00 de la mañana: 1. ¿Cuántas…
Imagina una bacteria que se reproduce por bipartición (se divide en dos) cada $20$ minutos. Si empezamos con una sola bacteria a las 08:00 de la mañana:
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¿Cuántas bacterias habrá a las 10:00 de la mañana? Exprésalo como una potencia.
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Representa la situación mediante un esquema o tabla que relacione el tiempo transcurrido con el número de bacterias.
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Si el recipiente donde están las bacterias se llena por completo cuando hay $2^{18}$ bacterias, ¿a qué hora ocurrirá esto?
Notación científica
Algunos números son enormes: una aplicación de música puede registrar millones de reproducciones al día. La notación científica (scientific notation) los escribe de forma corta y fácil de comparar usando una potencia de $10$.
El corazón de un colibrí late aproximadamente $1200$ veces por minuto. 1. ¿Cuántas veces latirá en un día completo? Expresa el resultado en notación científica. 2. Si el…
El corazón de un colibrí late aproximadamente $1200$ veces por minuto.
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¿Cuántas veces latirá en un día completo? Expresa el resultado en notación científica.
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Si el colibrí vive una media de $5$ años, ¿cuántos latidos dará en toda su vida? (Considera un año como $365$ días).
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Utiliza la jerarquía de operaciones para escribir una única expresión que calcule los latidos totales en esos $5$ años.
El tiempo y la base 60
Probablemente nunca lo has pensado, pero un reloj es un sistema de numeración. $1$ hora $= 60$ minutos y $1$ minuto $= 60$ segundos, así que $1$ hora $= 3{,}600$ segundos. Esto es la base 60, un sistema sexagesimal. Viene de los antiguos babilonios de Mesopotamia, y todavía lo usamos.
Un tiempo se puede escribir en unidades mixtas (horas, minutos, segundos) o en una sola unidad (todo en segundos).
Los babilonios escribían los números con dos marcas en forma de cuña: una cuña vertical que valía $1$ y una cuña horizontal que valía $10$. Su sistema era posicional en base $60$. Cada grupo de cuñas es un "dígito" del $1$ al $59$, y un espacio separa los grupos. El grupo de la derecha vale $\times 1$, el siguiente hacia la izquierda $\times 60$, luego $\times 60^2 = 3{,}600$, y así sucesivamente. Funciona igual que $h : m : s$ en un reloj.
Aquí las cuñas horizontales (naranja) son decenas y las cuñas verticales (azul) son unidades. Con tres grupos, por ejemplo $2 \mid 31 \mid 7$, el valor es $2 \times 3{,}600 + 31 \times 60 + 7 = 7{,}200 + 1{,}860 + 7 = 9{,}067$.
Los antiguos babilonios utilizaban un sistema sexagesimal (base 60) para medir el tiempo, un sistema que seguimos usando hoy en día. Si un partido de básquetbol dura $1$…
Los antiguos babilonios utilizaban un sistema sexagesimal (base 60) para medir el tiempo, un sistema que seguimos usando hoy en día. Si un partido de básquetbol dura $1$ hora, $22$ minutos y $15$ segundos, expresa la duración total del partido únicamente en segundos.
Un creador de contenido ha grabado tres videos para su canal. El primero dura $1$ h $15$ min $40$ s, el segundo dura $45$ min $25$ s y el tercero $1$ h $5$ s. a) ¿Cuál…
Un creador de contenido ha grabado tres videos para su canal. El primero dura $1$ h $15$ min $40$ s, el segundo dura $45$ min $25$ s y el tercero $1$ h $5$ s.
- a) ¿Cuál es la duración total de los tres videos expresada en forma incompleja (segundos)?
- b) Si quiere que la lista de reproducción dure exactamente $4$ horas, ¿cuánto tiempo de metraje le falta por grabar? Expresa el resultado en forma compleja (horas, minutos y segundos).
En un yacimiento arqueológico en la antigua Mesopotamia, se ha encontrado una tablilla con un inventario de granos. El sistema mesopotámico es sexagesimal (base $60$) y…
En un yacimiento arqueológico en la antigua Mesopotamia, se ha encontrado una tablilla con un inventario de granos. El sistema mesopotámico es sexagesimal (base $60$) y posicional. Los símbolos utilizados son la cuña vertical ($\curlyvee$) que vale $1$ y la cuña horizontal ($\prec$) que vale $10$.
Traduce a nuestro sistema decimal el número representado en la siguiente tablilla, teniendo en cuenta que el espacio entre los grupos de símbolos indica un cambio de orden de unidad:
Escribe la expresión aritmética completa y el resultado nal en el sistema de numeración decimal.
Números romanos
Antes de nuestro sistema decimal, los romanos escribían los números con letras. Todavía los ves en relojes, fechas de monumentos, secuelas de películas y en los nombres del Super Bowl.
Para ir en sentido contrario, escribe el número lugar por lugar (millares, centenas, decenas, unidades) y cambia cada parte.
Caminando por el centro de tu ciudad, ves una placa en un monumento antiguo que indica el año de su construcción en números romanos: MDCCCXCVII. Traduce esa fecha a…
Caminando por el centro de tu ciudad, ves una placa en un monumento antiguo que indica el año de su construcción en números romanos: MDCCCXCVII. Traduce esa fecha a nuestro sistema de numeración decimal.
Un arqueólogo ha descubierto una inscripción en la entrada de un antiguo templo que indica el año de su construcción en numeración romana: MMCDLIV. a) Traduce el año al…
Un arqueólogo ha descubierto una inscripción en la entrada de un antiguo templo que indica el año de su construcción en numeración romana: MMCDLIV.
- a) Traduce el año al Sistema de Numeración Decimal.
- b) Si el templo se restauró $136$ años después de su construcción, escribe el año de la restauración también en números romanos.
Números binarios
Las computadoras guardan los números con interruptores que están apagados o encendidos, así que usan la base 2, con solo los dígitos $0$ y $1$. Cada lugar vale el doble del lugar a su derecha, así que los lugares son potencias de $2$: $\ldots, 16, 8, 4, 2, 1$, que son $2^4, 2^3, 2^2, 2^1, 2^0$. Recuerda que $2^0 = 1$.
Contar en binario: $1$, $10$, $11$, $100$, $101$, … son los números $1, 2, 3, 4, 5$. Escribimos $11010_2$ con un $2$ pequeño para indicar la base.
Cuando un problema pide el código como número de nuestro sistema, primero conviértelo a decimal. Después escribe ese número decimal en forma desarrollada con potencias de $10$.
El lenguaje que utilizan las computadoras es el sistema binario (base 2), que solo utiliza los dígitos $0$ y $1$. Si el número binario $101$ equivale al número $5$ en…
El lenguaje que utilizan las computadoras es el sistema binario (base 2), que solo utiliza los dígitos $0$ y $1$. Si el número binario $101$ equivale al número $5$ en nuestro sistema decimal, y el $110$ equivale al $6$, ¿a qué número decimal equivale el número binario $1000$?
En informática, los números se representan habitualmente en el sistema binario. Un dispositivo de almacenamiento indica que tiene ocupados los siguientes sectores…
En informática, los números se representan habitualmente en el sistema binario. Un dispositivo de almacenamiento indica que tiene ocupados los siguientes sectores representados por el número binario $101101_2$.
- a) ¿Qué número representa en nuestro sistema decimal?
- b) Escribe el número decimal $75$ en código binario.
Un servidor de datos utiliza focos LED para mostrar códigos de error en binario. Cada foco encendido representa un $1$ y cada foco apagado un $0$. El sistema lee los…
Un servidor de datos utiliza focos LED para mostrar códigos de error en binario. Cada foco encendido representa un $1$ y cada foco apagado un $0$. El sistema lee los focos de derecha a izquierda, donde el primer foco de la derecha representa $2^0$, el segundo $2^1$, el tercero $2^2$, y así sucesivamente.
Si el servidor muestra el siguiente estado, determina el número decimal del código de error y escribe su descomposición polinómica en potencias de base $10$.
Números triangulares y hexagonales
Los pitagóricos de la antigua Grecia dibujaban los números como puntos formando figuras. Los números triangulares $T_1, T_2, T_3, \ldots$ salen de añadir una fila nueva a un triángulo cada vez.
El patrón es claro: $T_n = 1 + 2 + 3 + \cdots + n$, así que cada triángulo añade una fila nueva con $n$ puntos. También hay un atajo: dos copias de $T_n$ encajan para formar un rectángulo de $n \times (n + 1)$, así que $T_n = \dfrac{n(n + 1)}{2}$.
Los números hexagonales $H_n$ son hexágonos de puntos con $n$ puntos en cada lado, y cada uno crece a partir del anterior con un borde exterior nuevo. Los primeros valores son:
| $n$ | 1 | 2 | 3 |
|---|---|---|---|
| $H_n$ | $1$ | $6$ | $15$ |
| Puntos nuevos | $5$ | $9$ |
El borde crece $4$ cada vez ($5, 9, 13, \ldots$), lo que te permite dibujar o contar la figura siguiente. La fórmula da los mismos valores directamente:
Los pitagóricos representaban los números mediante puntos formando figuras geométricas. Observa la siguiente serie de números triangulares y, sin necesidad de dibujar…
Los pitagóricos representaban los números mediante puntos formando figuras geométricas. Observa la siguiente serie de números triangulares y, sin necesidad de dibujar todos los puntos, indica cuántos puntos tendría el quinto número de la serie ($T_5$).
Los números triangulares son aquellos que pueden representarse mediante puntos formando un triángulo equilátero. Observa la siguiente secuencia: a) ¿Cuántos puntos…
Los números triangulares son aquellos que pueden representarse mediante puntos formando un triángulo equilátero. Observa la siguiente secuencia:
- a) ¿Cuántos puntos tendrá el sexto número triangular ($T_6$)?
- b) Dibuja en tu cuaderno el número triangular $T_4$ y comprueba si la suma de dos números triangulares consecutivos $T_3 + T_4$ da como resultado un número cuadrado perfecto.
Los pitagóricos estudiaban los números poligonales. Observa la siguiente secuencia de números hexagonales y responde: 1. Dibuja o describe cómo sería la figura del…
Los pitagóricos estudiaban los números poligonales. Observa la siguiente secuencia de números hexagonales y responde:
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Dibuja o describe cómo sería la figura del cuarto número hexagonal ($H_4$).
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¿Cuántos puntos tendrá la figura $H_5$?
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Sabiendo que la fórmula para calcular el número hexagonal que ocupa la posición $n$ es $H_n = 2n^2 - n$, calcula el valor para $H_{12}$.
Resumen
Volvamos al principio: no hay un número natural más grande, porque siempre puedes sumar $1$. Y entre $7$ y $8$ no hay ningún número natural. Los babilonios contaban en grupos de $60$, los romanos usaban letras y las computadoras usan $0$ y $1$, pero todos escriben los mismos números naturales.