¿CÓMO SUMAR DOS NÚMEROS REALES? Rubén Darío Henao Ciro1 Este escrito surge de la necesidad de orientar a los estudiantes de bachillerato sobre la suma de números reales. No se pretenden aquí construcciones exhaustivas ni demostraciones fundamentales de la matemática. Nuestro propósito, simple para un versado en matemáticas, es indicar cómo proceder cada vez que el estudiante se vea abocado a la necesidad de sumar dos números reales y que no quiera recurrir a la inmediatez de la calculadora sino ejercitarse en la operatividad numérica. Un número es una entidad abstracta que representa una cantidad. Una entidad se refiere a algo importante, en filosofía es lo que constituye la esencia del ser, que en nuestro caso es abstracta. Lo abstracto es aquello que indica una cualidad sin incluir sujeto alguno, no se puede tocar como las cosas concretas. Ocho es un número abstracto pero ocho árboles es un número concreto. El símbolo de un número recibe el nombre de numeral o cifra. Los números se usan en la vida diaria como etiquetas (números de teléfono, numeración de carreteras), como indicadores de orden (números de serie), como códigos (ISBN), entre otros. En matemática, la definición de número se extiende para incluir abstracciones tales como números fraccionarios, negativos, irracionales, trascendentales y complejos. De ahí que al hablar de números no se habla sólo de los naturales (1, 2, 3, 4,…) sino de entidades abstractas, como (pi), (fi), e (épsilon) o 2 entre otras, que igual nacen de la relación del hombre con la naturaleza y explican múltiples fenómenos de la realidad real o científica. Nuestros primeros hombres empezaron a contar con objetos físicos como montones de piedras o fichas de arcilla, con marcas o muescas hechas en los huesos, con nudos hechos en los lazos; los cuales les permitían establecer una correspondencia entre las marcas y la cantidad de objetos que necesitaban contar. No sabían que más adelante el proceso se iba a simplificar cuando surgieran los números como símbolos que englobaban diversas cantidades. No podríamos vivir sin el número; nada podría precisarse sin el uso de esos enigmáticos símbolos que mencionamos a diario y que nos ayudan a relacionarnos mejor. Complejo sería emprender operaciones como contar, medir, ordenar, resolver, calcular, estimar o comercializar sin la ayuda de los números. Más complejo todavía sería comprender la suma de números sin atender a la naturaleza de los números. Entremos en la suma de números reales. Para sumar dos números reales debemos atender fundamentalmente a la naturaleza de los números a sumar, puesto que se procede diferente si éstos son naturales, enteros, racionales o irracionales. Todo número real es decimal; o en términos más precisos, todo número real se puede expresar como un decimal. Por lo tanto deberíamos empezar a responder cómo sumar 1 Magíster en Didáctica de la Matemática, IPLAC, Cuba. Docente I.E. Escuela Normal Superior – Universidad de Antioquia dos números decimales, sin embargo la cuestión no es tan rápida. Vamos a proceder por partes, según los conjuntos numéricos antes citados. Los números Naturales son N={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,… En muchos casos se dice que son los que sirven para contar unidades, o los que representan el cardinal de un conjunto. Para sumar dos números Naturales, se tiene en cuenta la adición de unidades, décimas, centésimas, milésimas, diezmilésimas. 701+ 195 896 La suma de números Naturales se puede representar en la recta numérica. 5+3=8 se puede representar así: 0 5 8 Es de anotar que la suma de dos números Naturales es otro número Natural. Esto es muy importante. ¿Se imaginan el caos donde la suma de dos números naturales no pueda ser otro número natural? Los números Enteros son Z={…-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6,7,… Para sumar dos números enteros, hay que observar si son positivos o negativos. Podemos pensar que existe una ley para sumar enteros positivos, negativos o de diferente signo, como se muestra en los siguientes ejemplos: 34+15=15+34=49; se procede como si fueran naturales, dando por hecho que la suma de dos cantidades positivas tiene que ser otra cantidad positiva. 32+(-12)=(-12)+32=20; se resta el valor absoluto del menor del valor absoluto del mayor y se pone el signo del mayor valor absoluto, Entendiendo que cuando se suman dos cantidades de diferente signo, el signo del resultado puede ser positivo o negativo, pues depende del mayor valor absoluto. (-26)+(-71)=(-71)+(-26)=-87; la suma de dos cantidades negativas siempre da como resultado otra cantidad negativa. Recuérdese que el valor absoluto de un número x, denotado con un par de barras IxI, es un número positivo siempre; así: I-23I=23, I45I=45 En síntesis: para sumar dos números enteros con signos diferentes, hallamos primero el valor absoluto de cada número y sustraemos el menor del mayor. Si el sumando positivo tiene el mayor valor absoluto, entonces el resultado es igual a esta diferencia: si es el sumando negativo el de mayor valor absoluto, entonces el resultado es igual al opuesto de esta diferencia. La suma de Enteros se puede representar también en la recta numérica. Los números racionales se representan con la letra Q y se expresan de la siguiente a forma: Q , a Z , b Z , b 0 , lo cual quiere decir que un número racional es de la b a forma donde a y b son números enteros pero b es diferente de cero. b En muchos casos los números racionales son entendidos por los estudiantes como fraccionarios. A ellos les cuesta comprender la diferencia entre una fracción (léase cualquier fracción) y el representante de una clase de fracciones (léase un racional). Los números racionales son esencialmente decimales. a Todo número de la forma con b diferente de cero se puede expresar como número b 3 decimal si se efectúa la división de a entre b. El número racional, por ejemplo, es 4 equivalente a 0,75 puesto que ese es el resultado de 3 dividido 4. 5 1,66666666 ... 1, 6 (la rayita encima del 6 significa 3 que es un periodo de una cifra que se repite indefinidamente) Así también, el número racional Dos aspectos importantes se derivan de lo anterior: la naturaleza de los números racionales y la manera de sumarlos. Vamos con el primero de ellos. Finitos Racionales Decimales Puros Periódicos Infinitos Mixtos No periódicos Algunos ejemplos de estos números decimales son: 6 1,2 (decimal finito) Obsérvese que el residuo de la división es cero. 5 6 0,85714285 7142857142 8571428571 4286... 0, 857142 (decimal infinito periódico puro) . 7 Obsérvese, al dividir, que los residuos empiezan a repetirse, lo mismo que el periodo de seis cifras inmediatamente después de la coma. 11 0,91666666 ... 0,916 (decimal infinito periódico mixto) Obsérvese hay un momento 12 en el cual los residuos empiezan a repetirse, lo mismo que el periodo de una cifra aunque no empieza a repetirse después de la coma. Los decimales infinitos no periódicos son los irracionales y los trataremos más adelante. Vamos ahora al segundo aspecto que habíamos mencionado: la suma de dos números racionales. Para sumar dos números racionales existen dos caminos: sumarlos en su expresión a b o sumarlos como decimales. En el primer caso, para sumar dos números racionales de la forma lo muestra la siguiente regla: ejemplo: 4 1 8 5 13 5 2 10 10 a se procede como b a c ad bc y al final se simplifica si es posible. b d bd Por En el segundo caso, la suma puede hacerse con los decimales que se corresponden con cada uno de los racionales; esto es: 0,8+0,5=1,3. Observe usted que 0,8 es lo 4 mismo que y 0,5 es lo mismo que ½. 5 Recuerde, además, que para sumar dos números decimales se ubican de tal manera que queden unidades debajo de unidades, décimas debajo de décimas y centésimas debajo de centésimas y se procede a sumar. Veamos como ejemplo, la suma de 0,37+71,062 0,370+ 71,062 71,432 En los ejemplos anteriores, los decimales a sumar son finitos, veamos qué pasa con decimales infinitos como seis séptimos y un tercio. 6 1 18 7 25 1,190476 7 3 21 21 Si se efectúan las divisiones que transforman cada racional en decimal y se suman queda: 0,8571428571428…+ 0,3333333333333… 1,1904761904761… que es el mismo resultado obtenido arriba. En este caso puede verse que la suma de dos decimales infinitos periódicos es otro decimal infinito periódico. Si se suma un decimal finito con un decimal infinito, se procede igual. 1 1 3 2 5 0,83 , la respuesta es un decimal infinito periódico mixto, que igual 2 3 6 6 puede verse si se suman como decimales. 0,5000+ 0,3333… 0,8333… Surge aquí otro hallazgo interesante que a veces poco se explora en el trabajo matemático y que nosotros vamos a considerar. La suma de dos decimales infinitos periódicos es otro número decimal periódico; la suma de dos números finitos es otro número finito, pero lo más importante y extraño: la suma de un decimal finito con un decimal infinito periódico puro da como resultado un decimal periódico mixto. Es de anotar que entre los racionales siempre se va a encontrar un decimal que sea no finito o infinito periódico; es decir, nunca aparecerá un decimal infinito no periódico y esto quiere decir que por compleja y extensa que sea una división de dos números enteros siempre habrá un lugar en el cual empiezan a repetirse los residuos. Analicemos ahora lo que pasa con los irracionales. Los números irracionales son los decimales infinitos no periódicos, como ya hemos escrito. Varios aspectos interesantes surgen del estudio de este conjunto numérico. Los números irracionales no son racionales, puesto que no se pueden expresar de la a forma . b Los irracionales provienen de las raíces inexactas que existen; es decir, 2, 3, 5, 6, 7, 8,… 3 2 , 3 3, 3 5,...,4 2 , 4 3,.... en general, todo número de la forma n a que represente una raíz posible pero inexacta es un número irracional. Dos aclaraciones interesantes respecto a las raíces son: las raíces deben existir; es decir, tiene que ser posible encontrar la raíz indicada, no importa que la raíz no sea un número entero sino un decimal infinito no periódico. Algunas representaciones decimales de irracionales son: 2=1,4142135623730950488016887242097… 5=2,2360679774997896964091736687313… 3 6 1,8171205928321396588912117563273.. Otros irracionales famosos son , y e. Vamos a dar una explicación superficial de estos tres números. El Número π (pi), además de ser un número irracional, es la relación entre la longitud de una circunferencia y su diámetro, en Geometría euclidiana. Es una de las constantes matemáticas más importantes. Se emplea frecuentemente en matemáticas, física e ingeniería. El valor numérico de π, truncado a sus primeras cifras, es =3,14159265358979323846… El valor de π se ha obtenido con diversas aproximaciones a lo largo de la historia, siendo una de las constantes matemáticas que más aparece en las ecuaciones de la física, junto con el número e. Por ello, tal vez sea la constante que más pasiones desata entre los matemáticos profesionales y aficionados. El número φ (fi) (en honor al escultor griego Fidias), no sólo es un número irracional. También se le llama El número áureo o de oro, número dorado, razón áurea, razón dorada, media áurea, proporción áurea y divina proporción. Su valor aproximado es =1,618033988749894848204586834365638… Este número algebraico está presenta en algunas figuras geométricas, en la naturaleza (caracolas, hojas, árboles). También tiene una especial importancia en las artes y en la arquitectura. El número e (épsilon), conocido como número de Euler fue reconocido y utilizado por primera vez por el matemático escocés John Napier, quien introdujo el concepto de logaritmo en el cálculo matemático. Su valor aproximado es e=2,71828182845904552354… Se utiliza para resolver problemas relacionados con la química (concentración de iones), la física (descarga de un condensador), la biología (crecimiento celular), la sociología (crecimiento poblacional) y la aritmética comercial (cálculo de intereses), entre otras ciencias. Es de observar que por muy extensa que sea la cola de decimales que obtengamos para cada uno de los números anteriores nunca empezará a repetirse un periodo numérico como ocurre con los números decimales infinitos periódicos. La suma de dos números irracionales se puede hacer de varias formas. Puede dejarse indicado 2+3, puede representarse en la recta numérica o puede aproximarse con decimales, así: 2 1,414…+ 3 1,732… 3,146 Si los irracionales a sumar son semejantes, ocurre que: 42+52=92; 2+(-2)=0 Los números reales son la unión de los racionales con los irracionales. Por consiguiente, para sumar dos números reales hay que tener en cuenta todo lo expuesto hasta aquí. Aunque todavía surgen algunas cuestiones interesantes. Puede presentarse la suma de un racional y un irracional, como sigue: a a c ab c c b b 1 b Veamos un ejemplo: 5 5 5 5 9 5 5 9(2,23606...) 5 20,12454.. . 25,12454 5 2,791615.. . 9 9 1 9 9 9 9 Aproximando la suma con decimales sería: 0,555555555… que es el resultado de dividir 5 entre 9. +2,236067977… que es la raíz aproximada de 5. 2,791623532… Los dos números reales a sumar pueden estar escritos en notación científica. Un número está escrito en notación científica cuando se expresa como un decimal comprendido entre uno y diez, multiplicado por una potencia de diez. Por ejemplo: 2,3x107=23000000, estas son dos maneras de escribir veintitrés millones, la primera de ellas se llama notación científica, la segunda es la escritura en el sistema decimal nuestro. Algunos datos interesantes que se expresan mejor en notación científica son: Masa de la tierra: 5980 000 000 000 000 000 000 000 Kg = 5,98x10 24 Kg Masa de un átomo: 0, 000 000 000 000 000 000 1 Kg = 1x10 -19 Kg Masa del sol: 600 000 000 000 000 000 000 000 000 000 Kg = 6x10 29 Kg Para sumar dos números reales, escritos en notación científica, existen dos formas: una consiste en reescribir los números con la misma potencia de diez y luego utilizar la propiedad distributiva, la otra consiste en llevar los números a su escritura decimal normal y sumarlos como números decimales. Sumar, por ejemplo: 1,5x106+2,3x107 se procede de la siguiente forma: 0,15x107+2,3x107=(0,15+2,3)x107=2,45x107 La otra forma sería: 1500000 + 23000000 24500000 Observe que el resultado de la suma es el mismo; la diferencia está sólo en la forma de escribir el número real. Y como este es un tema cuyo tratamiento tiende al infinito, terminemos por ahora respondiendo en forma rápida a la pregunta inicial: ¿Cómo sumar dos números reales? Bien, debemos utilizar fundamentos importantes como: 1. La naturaleza de los números a sumar, si son naturales, enteros, racionales o irracionales. 2. El signo de los números a sumar, sean positivos o negativos. 3. Las propiedades de la suma como clausurativa, conmutativa, modulativa, de los inversos aditivos y distributiva. Y, aunque algunos reduzcan el problema inicial al uso de la calculadora, nosotros, sin estar contra la tecnología, recomendamos ejercitarse en el cálculo de operaciones matemáticas para adquirir un mejor desarrollo de nuestra inteligencia y no quedarnos vacíos sin nada que pensar ni con qué hacerlo, puesto que órgano que no se usa se atrofia.