Buscamos un número entero de seis dígitos. Sabemos que:
a) Los dos primeros dígitos forman un número primo, los dos siguientes un cuadrado y los dos últimos forman un cubo.
b) El número formado por los dos últimos dígitos es igual a la suma de los dos primeros y su diferencia es la raíz cuadrada del tercero.
c) El producto de los seis dígitos es un número de una sola cifra.
¿Cuál es el número buscado?
30.8.09
24.8.09
Una aproximación intuitiva a 0^0 = 1 (Tercera ¿y última? parte)
Procedamos a definir la operación de potenciación. Como en el caso del factorial, avanzaremos en pasos sucesivos: primero definiremos la potenciación para expoenetes enteros mayores o iguales que 1, luego para el exponente 0, etc.
Para empezar, a^n se define como a.a.a...a (n veces). La expresión "n veces" sólo tiene un sentido claro e indubitable si n es un entero mayor o igual que 1 y, por lo tanto, esta definición sólo se aplica a este tipo de exponente.
Imaginemos entonces que por ahora sólo sabemos calcular a^n cuando n es un entero mayor o igual que 1. Si n y m cumplen esa condición tenemos que:
1. a^n.a^m = a^(n + m)
2. (a^n)^m = a^(n.m)
3. a^n/a^m = a^(n - m)
Todas estas propiedades se puedebn demostrar fácilmente a partir de la definición dada más arriba.
Dado que, por ahora, sólo admitimos exponentes positivos, entonces en la última igualdad debe ser necesariamente n > m y además (no por la definición de la potenciación, sino por definición de la división) el número a debe ser distinto de 0.
Queremos ahora extender la definición al exponente 0. En ese sentido, es común dar la siguiente "justificación" (errónea) de que a^0 = 1. Esta falsa justificación diría que, por la propiedad 3, vale:
a^0 = a^(n - n) = a^n/a^n = 1
Pero la justificación es incorrecta y el error está en que, como dijimos antes, la propiedad 3 sólo vale si n > m, y en esta justificación se la está aplicando para n = m. Este error es clave y está en el corazón de muchas de las falsas explicaciones de por qué no se podría definir 0^0.
¿Cómo se puede justificar que a^0 = 1? La respuesta es que no se puede justificar. Para empezar, porque todavía no hemos definido a^0. Como dijimos para el caso del factorial hasta cierto punto las definiciones matemáticas son solamente convenciones arbitrarias. No hay forma de "medir" cuánto vale a^0. Podemos definirlo como querramos y nuestras únicas guías para hacerlo son la coherencia lógica, la conveniencia y la elegancia.
Ahora bien, al definir a^0 nos gustaría (por razones de simplicidad y elegancia) que, en la medida de lo posible, se conservaran las propiedades 1, 2 y 3 de más arriba. Y entonces, para que se conserve la propiedad 3 nos conviene definir a^0 como 1.
En uno de los comentarios a la entrada anterior de esta serie pregunté si primero era la propiedad o la definición. La respuesta es "depende". En este caso, primero viene la definición de a^n con n > 0, de la que se deducen las propiedades 1, 2 y 3, que a su vez nos guían la definición de a^0.
De manera similar (no me extenderé aquí con ello) las propiedades 1, 2 y 3 nos dicen cómo definir a^(-n) y a^(1/n). En particular, a^(1/n) se define como la raíz n-ésima de n porque queremos que para exponentes racionales siga valiendo la propiedad 2. Primero es la propiedad (que queremos que valga) y luego la definición (que hace que esa propiedad se cumpla).
El caso que nos interesa es 0^0. La propiedad 3, como dijimos antes, no vale para a = 0. Esto no quiere decir que 0^0 no puede definirse, sólo nos dice que la propiedad 3 no nos sirve de guía para su definición.
Dado que 0^n = 0 si n > 0 y a^0 = 1 si a es distinto de 0, parece haber un conflicto para definir 0^0 ¿es 0 o es 1?. Pero esto tampoco es un problema. También teníamos razonamientos que nos permitían "justificar" que 0! = 1 y otros que permitían "justificar" que 0! era 0. Elegimos 0! como 1 porque de esta manera muchas fórmulas resultan coherentes.
De la misma manera al definir 0^0 buscamos que las fórmulas sean coherentes. Una de ellas es la escritura de los polinomios (o de las series de potencias) como sumatorias en las que aparece x^i con i comenzando desde 0 y que sólo están bien definidas para x = 0 si 0^0 es 1.
Pero otra fórmula más clara, simple y elegante que nos muestra por qué 0^0 debe ser 1 se relaciona (como el factorial) con la combinatoria. Para entenderla volvamos por un minuto al 0!. En teoría de lenguajes resulta muy útil definir la palabra vacía, que es la palabra que no tiene símbolos (el equivalente, para las palabras, del conjunto vacío).
Con dos letras podemos escribir dos palabras (si no repetimos letras y las usamos todas): AB y BA (y es así que 2! = 2). Con una letra podemos escribir una palabra: A (y 1! = 1). Sin letras podemos escribir una palabra: la palabra vacía. Gracias a la ficción de la palabra vacía podemos entonces "justificar" (a posteriori, en realidad) que 0! = 1.
Supongamos ahora que tenemos 3 letras y que queremos escribir palabras de 3 letras cada una, pero ahora admitiendo letras repetidas. Hay en total 3^3 = 27 palabras posibles (AAA, AAB, AAC, BAA, etc.)
Supongamos que tenemos 3 letras y que queremos escribir palabras de 2 letras cada una, admitiendo letras repetidas. Hay en total 3^2 = 9 palabras posibles.
Supongamos que tenemos 3 letras y que queremos escribir palabras de 1 letra cada una. Hay en total 3^1 = 3 palabras posibles.
Supongamos que tenemos 3 letras y que queremos escribir palabras de 0 letras cada una. Hay en total 3^0 = 1 palabras posibles (la palabra vacía).
Supongamos que tenemos 0 letras y que queremos escribir palabras de 2 letras cada una. Hay en total 0^2 = 0 palabras posibles (con 0 letras no se pueden escribir palabras de 2 letras).
Supongamos que tenemos 0 letras y que queremos escribir palabras de 1 letra cada una. Hay en total 0^1 = 0 palabras posibles (con 0 letras no se pueden escribir palabras de 1 letra).
Supongamos que tenemos 0 letras y que queremos escribir palabras de 0 letras cada una. Hay en total... sí, una palabra. La palabra vacía es una palabra de 0 letras. Por lo tanto, la coherencia de la fórmula nos lleva a decir que 0^0 = 1.
Se ve aquí por qué 0^n = 0 si n > 1, se debe a que con 0 letras no podemos formar palabras de n letras con n > 1.
Vemos también por qué n^0 = 1 si n > 1 porque con n letras podemos formar una sola palabra de cero letras (la palabra vacía).
Y vemos también por qué 0^0 = 1, porque con 0 letras podemos formar una sola palabra de cero letras (la palabra vacía).
La coherencia de las fórmulas nos lleva perfectamente a ver que, en efecto, 0^0 es, ni más ni menos, que 1.
Nota 1: Este razonamiento en base a "palabras" es la versión intuitiva de la demostración que dí en esta otra entrada.
Nota 2: No estoy de acuerdo con que la matemática sea un círculo lógico (como se citó en un comentario a la entrada anterior). El lenguaje matemático tiene, a veces, una estructura circular (o, si seguimos con las matáforas gráficas, en espiral): definimos a^n, tenemos su propiedades, que nos llevan a definir a^0, etc. Pero las convenciones del lenguaje matemático no son la matemática.
Que a^n = a.a...a (n veces) no es un hecho matemático, es sólo una convención de lenguaje. La matemática, la verdadera matemática (la de las ideas) no es, para nada, un círculo lógico.
Para empezar, a^n se define como a.a.a...a (n veces). La expresión "n veces" sólo tiene un sentido claro e indubitable si n es un entero mayor o igual que 1 y, por lo tanto, esta definición sólo se aplica a este tipo de exponente.
Imaginemos entonces que por ahora sólo sabemos calcular a^n cuando n es un entero mayor o igual que 1. Si n y m cumplen esa condición tenemos que:
1. a^n.a^m = a^(n + m)
2. (a^n)^m = a^(n.m)
3. a^n/a^m = a^(n - m)
Todas estas propiedades se puedebn demostrar fácilmente a partir de la definición dada más arriba.
Dado que, por ahora, sólo admitimos exponentes positivos, entonces en la última igualdad debe ser necesariamente n > m y además (no por la definición de la potenciación, sino por definición de la división) el número a debe ser distinto de 0.
Queremos ahora extender la definición al exponente 0. En ese sentido, es común dar la siguiente "justificación" (errónea) de que a^0 = 1. Esta falsa justificación diría que, por la propiedad 3, vale:
a^0 = a^(n - n) = a^n/a^n = 1
Pero la justificación es incorrecta y el error está en que, como dijimos antes, la propiedad 3 sólo vale si n > m, y en esta justificación se la está aplicando para n = m. Este error es clave y está en el corazón de muchas de las falsas explicaciones de por qué no se podría definir 0^0.
¿Cómo se puede justificar que a^0 = 1? La respuesta es que no se puede justificar. Para empezar, porque todavía no hemos definido a^0. Como dijimos para el caso del factorial hasta cierto punto las definiciones matemáticas son solamente convenciones arbitrarias. No hay forma de "medir" cuánto vale a^0. Podemos definirlo como querramos y nuestras únicas guías para hacerlo son la coherencia lógica, la conveniencia y la elegancia.
Ahora bien, al definir a^0 nos gustaría (por razones de simplicidad y elegancia) que, en la medida de lo posible, se conservaran las propiedades 1, 2 y 3 de más arriba. Y entonces, para que se conserve la propiedad 3 nos conviene definir a^0 como 1.
En uno de los comentarios a la entrada anterior de esta serie pregunté si primero era la propiedad o la definición. La respuesta es "depende". En este caso, primero viene la definición de a^n con n > 0, de la que se deducen las propiedades 1, 2 y 3, que a su vez nos guían la definición de a^0.
De manera similar (no me extenderé aquí con ello) las propiedades 1, 2 y 3 nos dicen cómo definir a^(-n) y a^(1/n). En particular, a^(1/n) se define como la raíz n-ésima de n porque queremos que para exponentes racionales siga valiendo la propiedad 2. Primero es la propiedad (que queremos que valga) y luego la definición (que hace que esa propiedad se cumpla).
El caso que nos interesa es 0^0. La propiedad 3, como dijimos antes, no vale para a = 0. Esto no quiere decir que 0^0 no puede definirse, sólo nos dice que la propiedad 3 no nos sirve de guía para su definición.
Dado que 0^n = 0 si n > 0 y a^0 = 1 si a es distinto de 0, parece haber un conflicto para definir 0^0 ¿es 0 o es 1?. Pero esto tampoco es un problema. También teníamos razonamientos que nos permitían "justificar" que 0! = 1 y otros que permitían "justificar" que 0! era 0. Elegimos 0! como 1 porque de esta manera muchas fórmulas resultan coherentes.
De la misma manera al definir 0^0 buscamos que las fórmulas sean coherentes. Una de ellas es la escritura de los polinomios (o de las series de potencias) como sumatorias en las que aparece x^i con i comenzando desde 0 y que sólo están bien definidas para x = 0 si 0^0 es 1.
Pero otra fórmula más clara, simple y elegante que nos muestra por qué 0^0 debe ser 1 se relaciona (como el factorial) con la combinatoria. Para entenderla volvamos por un minuto al 0!. En teoría de lenguajes resulta muy útil definir la palabra vacía, que es la palabra que no tiene símbolos (el equivalente, para las palabras, del conjunto vacío).
Con dos letras podemos escribir dos palabras (si no repetimos letras y las usamos todas): AB y BA (y es así que 2! = 2). Con una letra podemos escribir una palabra: A (y 1! = 1). Sin letras podemos escribir una palabra: la palabra vacía. Gracias a la ficción de la palabra vacía podemos entonces "justificar" (a posteriori, en realidad) que 0! = 1.
Supongamos ahora que tenemos 3 letras y que queremos escribir palabras de 3 letras cada una, pero ahora admitiendo letras repetidas. Hay en total 3^3 = 27 palabras posibles (AAA, AAB, AAC, BAA, etc.)
Supongamos que tenemos 3 letras y que queremos escribir palabras de 2 letras cada una, admitiendo letras repetidas. Hay en total 3^2 = 9 palabras posibles.
Supongamos que tenemos 3 letras y que queremos escribir palabras de 1 letra cada una. Hay en total 3^1 = 3 palabras posibles.
Supongamos que tenemos 3 letras y que queremos escribir palabras de 0 letras cada una. Hay en total 3^0 = 1 palabras posibles (la palabra vacía).
Supongamos que tenemos 0 letras y que queremos escribir palabras de 2 letras cada una. Hay en total 0^2 = 0 palabras posibles (con 0 letras no se pueden escribir palabras de 2 letras).
Supongamos que tenemos 0 letras y que queremos escribir palabras de 1 letra cada una. Hay en total 0^1 = 0 palabras posibles (con 0 letras no se pueden escribir palabras de 1 letra).
Supongamos que tenemos 0 letras y que queremos escribir palabras de 0 letras cada una. Hay en total... sí, una palabra. La palabra vacía es una palabra de 0 letras. Por lo tanto, la coherencia de la fórmula nos lleva a decir que 0^0 = 1.
Se ve aquí por qué 0^n = 0 si n > 1, se debe a que con 0 letras no podemos formar palabras de n letras con n > 1.
Vemos también por qué n^0 = 1 si n > 1 porque con n letras podemos formar una sola palabra de cero letras (la palabra vacía).
Y vemos también por qué 0^0 = 1, porque con 0 letras podemos formar una sola palabra de cero letras (la palabra vacía).
La coherencia de las fórmulas nos lleva perfectamente a ver que, en efecto, 0^0 es, ni más ni menos, que 1.
Nota 1: Este razonamiento en base a "palabras" es la versión intuitiva de la demostración que dí en esta otra entrada.
Nota 2: No estoy de acuerdo con que la matemática sea un círculo lógico (como se citó en un comentario a la entrada anterior). El lenguaje matemático tiene, a veces, una estructura circular (o, si seguimos con las matáforas gráficas, en espiral): definimos a^n, tenemos su propiedades, que nos llevan a definir a^0, etc. Pero las convenciones del lenguaje matemático no son la matemática.
Que a^n = a.a...a (n veces) no es un hecho matemático, es sólo una convención de lenguaje. La matemática, la verdadera matemática (la de las ideas) no es, para nada, un círculo lógico.
21.8.09
Verdalia
Todo nativo de Verdalia pertenece, o bien al grupo de los veraces, o bien al grupo de los mentirosos. Los veraces hacen solamente afirmaciones verdaderas. Los mentirosos hacen solamente afirmaciones falsas.
Abel, Benito, Carlos, Diego, Esteban, Francisco y Gabriel son todos nativos de Verdalia y cada uno sabe a qué grupo pertenecen todos los demás.
Abel dice: Benito es mentiroso.
Benito dice: Carlos es mentiroso.
Carlos dice: Diego es mentiroso.
Diego dice: Esteban es mentiroso.
Esteban dice: Francisco es mentiroso.
Francisco dice: Gabriel es mentiroso.
Gabriel dice algo, pero sólo Abel llega a oirlo y entonces aclara:
Abel dice: Gabriel dijo que soy mentiroso.
¿A qué grupo pertenece cada uno?
Abel, Benito, Carlos, Diego, Esteban, Francisco y Gabriel son todos nativos de Verdalia y cada uno sabe a qué grupo pertenecen todos los demás.
Abel dice: Benito es mentiroso.
Benito dice: Carlos es mentiroso.
Carlos dice: Diego es mentiroso.
Diego dice: Esteban es mentiroso.
Esteban dice: Francisco es mentiroso.
Francisco dice: Gabriel es mentiroso.
Gabriel dice algo, pero sólo Abel llega a oirlo y entonces aclara:
Abel dice: Gabriel dijo que soy mentiroso.
¿A qué grupo pertenece cada uno?
19.8.09
Una aproximación intuitiva a 0^0 = 1 (Segunda parte)
El factorial de n se define así: n! = 1 x 2 x 3 x .... x n y, como es bien sabido, permite calcular la cantidad de formas diferentes en que se pueden permutar n elementos. O también podríamos decir que n! se define como la cantidad de maneras diferentes en que se pueden permutar n elementos y que se calcula como 1 x 2 x 3 x .... x n. Ambos puntos de vista son equivalentes y válidos.
Pero no importa cuál de los dos puntos de vista adoptemos, n! se define, en principio, para valores de n enteros y mayores o iguales que 1. Entonces ¿por qué (o para qué) querríamos extender esa definición al 0? Reconozcamos que querer calcular la cantidad de permutaciones de la nada parece un problema más de carácter filosófico que matemático. He ahí el quid de la cuestión: tratemos de entender de dónde surge realmente la necesidad de definir 0!
Imaginemos que aún no hemos definido 0! Existen muchas fórmulas en las que interviene el factorial. Una de las más conocidas es la del número combinatorio:
C(n, k) calcula la cantidad de subconjuntos de k elementos que tiene un conjunto de n elementos. Como el factorial está definido (por ahora) sólo para valores mayores o iguales que 1 entonces C(n, k) sólo puede calcularse si k está (estrictamente comprendido) entre 0 y n.
Ahora bien, aunque C(n, n) no esté definido según la fórmula anterior, es claro que debe ser igual a 1 (en un conjunto de n elementos hay sólo un subconjunto de n elementos). Para que, al ser calculado con la fórmula anterior, sea C(n, n) = 1, el valor de 0! debe ser 1.
De manera similar querríamos que C(n, 0) fuera 1 y esto sucede, en efecto, si 0! = 1.
La fórmula del polinomio de Taylor y otras quedan también elegante y coherentemente expresadas si 0! = 1. También la fórmula que dice que n!(n + 1) = (n + 1)!
Ésa es la verdadera razón por la que 0! = 1: para que las fórmulas en las que interviene n! puedan extender su validez al caso n = 0. Es una simple cuestión de eleganacia y coherencia. Que "hay una sola permutación de ningún objeto" es una explicación a posteriori que nos inventamos para convencernos de que la definición de 0! correcta. Pero, como dije en un comentario de la entrada anterior, también podríamos decir que si no hay nada que permutar entonces no hay permutación alguna.
Algo similar sucede con el conjunto vacío, que sólo existe porque es una ficción útil. Bien podríamos decir que la idea de "conjunto" implica una reunión de objetos y que si no hay objetos no hay conjunto. Pero resulta útil y conveniente que haya un conjunto que represente la nada. En el mismo orden, los gruegos de la antigüedad clásica no consideraban al 0 como número, y tampoco al 1, porque para ellos "número" era "diversidad" y el 1 era la "unidad". De modo que el 1 no era un número.
Las definiciones matemáticas son, hasta cierto punto, arbitrarias. Son convencines de lenguaje que resultan útiles y facilitan la comunicación, pero no son realidades "indubitables". Nadie puede "ver" o "medir" cuánto vale 0!, lo definimos por conveniencia.
Como se dijo en uno de los comentarios de la entrada anterior, la definición del factorial suele extenderse a valores no enteros (incluso negativos) usando la función Gamma (que aquí escribiré como G, la definición involucra una integral impropia y no es necesario darla aquí).
Se usa esta función porque tiene la propiedad de que si n es entero positivo entonces G(n + 1) = n! Basados en esta propiedad se define, para x cualquiera, x! como G(x + 1).
Cito ahora el clásico Elementos de Cálculo Diferencia e Integral de Sadosky-Guber en el que se calcula que, según la definición anterior, (0,5)! es la mitad de la raíz cuadrada de pi. No creo que nadie quiera afirmar que medio objeto admite un medio de la raíz cuadrada de pi permutaciones.
A medida que extendemos su validez definición la interpretación intuitiva inicial de las fórmulas se va desdibujando. Que 3! son las permutaciones de 3 elementos es claro, que 0! representa las permutaciones de 0 elementos es al menos discutible, para (0,5)! ya no hay interpretación intuitiva (no, al menos, en términos de permutaciones). Tampoco para C(0,5; -3,2) que, gracias a la función Gamma, puede calcularse.
Sadosky-Guber le atribuyen a (-1)! el valor infinito. Obviamente, sin recurrir a la idea de permutación.
Acerquémonos un poco más a 0^0 = 1. Para ello, dejo ahora una nueva pregunta: ¿por qué
se define como la raíz m-ésima de a^n?
Pero no importa cuál de los dos puntos de vista adoptemos, n! se define, en principio, para valores de n enteros y mayores o iguales que 1. Entonces ¿por qué (o para qué) querríamos extender esa definición al 0? Reconozcamos que querer calcular la cantidad de permutaciones de la nada parece un problema más de carácter filosófico que matemático. He ahí el quid de la cuestión: tratemos de entender de dónde surge realmente la necesidad de definir 0!
Imaginemos que aún no hemos definido 0! Existen muchas fórmulas en las que interviene el factorial. Una de las más conocidas es la del número combinatorio:
C(n,k)=\frac{n!}{k!(n-k)!}
C(n, k) calcula la cantidad de subconjuntos de k elementos que tiene un conjunto de n elementos. Como el factorial está definido (por ahora) sólo para valores mayores o iguales que 1 entonces C(n, k) sólo puede calcularse si k está (estrictamente comprendido) entre 0 y n.
Ahora bien, aunque C(n, n) no esté definido según la fórmula anterior, es claro que debe ser igual a 1 (en un conjunto de n elementos hay sólo un subconjunto de n elementos). Para que, al ser calculado con la fórmula anterior, sea C(n, n) = 1, el valor de 0! debe ser 1.
De manera similar querríamos que C(n, 0) fuera 1 y esto sucede, en efecto, si 0! = 1.
La fórmula del polinomio de Taylor y otras quedan también elegante y coherentemente expresadas si 0! = 1. También la fórmula que dice que n!(n + 1) = (n + 1)!
Ésa es la verdadera razón por la que 0! = 1: para que las fórmulas en las que interviene n! puedan extender su validez al caso n = 0. Es una simple cuestión de eleganacia y coherencia. Que "hay una sola permutación de ningún objeto" es una explicación a posteriori que nos inventamos para convencernos de que la definición de 0! correcta. Pero, como dije en un comentario de la entrada anterior, también podríamos decir que si no hay nada que permutar entonces no hay permutación alguna.
Algo similar sucede con el conjunto vacío, que sólo existe porque es una ficción útil. Bien podríamos decir que la idea de "conjunto" implica una reunión de objetos y que si no hay objetos no hay conjunto. Pero resulta útil y conveniente que haya un conjunto que represente la nada. En el mismo orden, los gruegos de la antigüedad clásica no consideraban al 0 como número, y tampoco al 1, porque para ellos "número" era "diversidad" y el 1 era la "unidad". De modo que el 1 no era un número.
Las definiciones matemáticas son, hasta cierto punto, arbitrarias. Son convencines de lenguaje que resultan útiles y facilitan la comunicación, pero no son realidades "indubitables". Nadie puede "ver" o "medir" cuánto vale 0!, lo definimos por conveniencia.
Como se dijo en uno de los comentarios de la entrada anterior, la definición del factorial suele extenderse a valores no enteros (incluso negativos) usando la función Gamma (que aquí escribiré como G, la definición involucra una integral impropia y no es necesario darla aquí).
Se usa esta función porque tiene la propiedad de que si n es entero positivo entonces G(n + 1) = n! Basados en esta propiedad se define, para x cualquiera, x! como G(x + 1).
Cito ahora el clásico Elementos de Cálculo Diferencia e Integral de Sadosky-Guber en el que se calcula que, según la definición anterior, (0,5)! es la mitad de la raíz cuadrada de pi. No creo que nadie quiera afirmar que medio objeto admite un medio de la raíz cuadrada de pi permutaciones.
A medida que extendemos su validez definición la interpretación intuitiva inicial de las fórmulas se va desdibujando. Que 3! son las permutaciones de 3 elementos es claro, que 0! representa las permutaciones de 0 elementos es al menos discutible, para (0,5)! ya no hay interpretación intuitiva (no, al menos, en términos de permutaciones). Tampoco para C(0,5; -3,2) que, gracias a la función Gamma, puede calcularse.
Sadosky-Guber le atribuyen a (-1)! el valor infinito. Obviamente, sin recurrir a la idea de permutación.
Acerquémonos un poco más a 0^0 = 1. Para ello, dejo ahora una nueva pregunta: ¿por qué
a^{\frac{n}{m}}
se define como la raíz m-ésima de a^n?
5.8.09
Una aproximación intuitiva a 0^0 = 1 (Primera parte)
Prometí dar una aproximación intuitiva a la demostración de que 0^0 = 1. Comenzaré ahora a cumplir esa promesa. Debo decir que suelo abordar este tema en mis clases (enseño en un profesorado de matemáticas en la ciudad de Buenos Aires) y el modo en que normalmente lo hago es a través de preguntas que analizamos y discutimos entre todos.
Empezaré planteando algunas preguntas para que Uds. puedan pensarlas y discutirlas:
1) Como sabemos, si n es un entero mayor o igual que 1, entonces n! se define como el producto n(n - 1)(n - 2)...3.2.1. El factor n aparece en la definición de n!, por lo tanto, si quisiéramos dar una definición para 0!, el factor 0 debería aparecer en ella. Este razonamiento nos diría que la definición´"lógica y natural" para 0! sería 0.
Sin embargo, como sabemos también, 0! se define como 1 (único caso en el que dos números diferentes tienen el mismo factorial). ¿Por qué 0! es 1? ¿Puede darse un contexto real y concreto que muestre por qué 0! = 1? (Quiero decir: si quisiéramos "ver" de un modo concreto que 1 + 1 = 2 tomaríamos una bolita, otra bolita y al juntarlas veríamos que hay dos bolitas ¿Cómo podría verse de modo similar que 0! es 1 y que no es 0?)
2) ¿Puede definirse (0,5)! (factorial de 0,5)? ¿Sí? ¿No? Si la respuesta es sí, ¿puede darse un contexto real y concreto que muestre cómo hacerlo?
Empezaré planteando algunas preguntas para que Uds. puedan pensarlas y discutirlas:
1) Como sabemos, si n es un entero mayor o igual que 1, entonces n! se define como el producto n(n - 1)(n - 2)...3.2.1. El factor n aparece en la definición de n!, por lo tanto, si quisiéramos dar una definición para 0!, el factor 0 debería aparecer en ella. Este razonamiento nos diría que la definición´"lógica y natural" para 0! sería 0.
Sin embargo, como sabemos también, 0! se define como 1 (único caso en el que dos números diferentes tienen el mismo factorial). ¿Por qué 0! es 1? ¿Puede darse un contexto real y concreto que muestre por qué 0! = 1? (Quiero decir: si quisiéramos "ver" de un modo concreto que 1 + 1 = 2 tomaríamos una bolita, otra bolita y al juntarlas veríamos que hay dos bolitas ¿Cómo podría verse de modo similar que 0! es 1 y que no es 0?)
2) ¿Puede definirse (0,5)! (factorial de 0,5)? ¿Sí? ¿No? Si la respuesta es sí, ¿puede darse un contexto real y concreto que muestre cómo hacerlo?
3.8.09
El rey
En este problema vamos a ubicar dígitos en las casillas de un tablero rectangular o cuadrado. En cada casilla no podrá haber más de un dígito, aunque algunas casillas podrán quedar vacías.
El objetivo (si es que es posible lograrlo) es colocar las cifras de tal modo que se pueda leer, en orden, cualquier secuencia finita de dígitos (no importa qué secuencia sea, no importa de qué longitud sea).
Para leer las cifras comenzamos por una casilla que contenga el primer número de la secuencia y luego nos vamos moviendo a través de casillas que sean vecinas en horizontal, vertical o diagonal (como el movimiento del rey en ajedrez). Se puede pasar más de una vez por una misma casilla, pero sólo podremos movernos entre casillas que contengan cifras (es decir, no se puede pasar por casillas vacías). Para leer dos cifras iguales consecutivas (como sucede por ejemplo en 4338) el recorrido deberá visitar dos casillas diferentes que sean vecinas y tengan el mismo número (el número 3 en el caso del ejemplo).
Si quisiéramos leer secuencias formadas solamente por los números 0 y 1 entonces el objetivo sería realizable gracias a este tablero:
El tablero anterior permite leer cualuqier secuencia de ceros y unos. Por ejemplo, vemos aquí cómo leer la secuencia 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0:
El objetivo (si es que es posible lograrlo) es colocar las cifras de tal modo que se pueda leer, en orden, cualquier secuencia finita de dígitos (no importa qué secuencia sea, no importa de qué longitud sea).
Para leer las cifras comenzamos por una casilla que contenga el primer número de la secuencia y luego nos vamos moviendo a través de casillas que sean vecinas en horizontal, vertical o diagonal (como el movimiento del rey en ajedrez). Se puede pasar más de una vez por una misma casilla, pero sólo podremos movernos entre casillas que contengan cifras (es decir, no se puede pasar por casillas vacías). Para leer dos cifras iguales consecutivas (como sucede por ejemplo en 4338) el recorrido deberá visitar dos casillas diferentes que sean vecinas y tengan el mismo número (el número 3 en el caso del ejemplo).
Si quisiéramos leer secuencias formadas solamente por los números 0 y 1 entonces el objetivo sería realizable gracias a este tablero:
El tablero anterior permite leer cualuqier secuencia de ceros y unos. Por ejemplo, vemos aquí cómo leer la secuencia 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0: El objetivo es también posible para secuencias formadas por los dígitos 0, 1 y 2. El siguiente tablero permite leer cualquier secuencia de este tipo:
Y el siguiente permite leer cualquier secuencia formada por los dígitos 0, 1, 2 y 3:
Las preguntas son:
1. ¿Existe un tablero que permita leer cualquier secuencia formada por los dígitos 0, 1, 2 y 3?
2. ¿Cuál es el máximo valor de n para el cual existe un tablero que permite leer todas las secuencias formadas por los números entre 0 y n?
3. En caso de que fuera posible hacerlo para n = 9 ¿cuál es el tablero más pequeño que lo permite? (Por "el más pequeño" entendemos el tablero de menor área total y, a igualdad de áreas, el que tenga la menor cantidad de casillas ocupadas.)
Nota: Este problema está inspirado en un desafío llamado El Rey de Pi. La relación entre ambos es que si hubiera un tablero para n = 9 entonces en él podría leerse "completo" el número Pi (es decir, podrían leerse, en orden, tantas cifras de Pi como se quisiera).
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