martes, 3 de noviembre de 2015

La ecuación de segundo grado (3)
Continuando con la tarea de “pasar a limpio” el borrador encontrado entre papeles viejos, hoy vamos a dedicar esta entradilla a un problema planteado por Diofanto  (nacido entre 200-214, fallecido entre 284-298)
 y a otro de Liu Hui, que vivió en el reino de Wei,
en el periodo de los Tres Reinos (184-283)



En los “Libros aritméticos” de Diofanto, (problema 26, libro I) aparece este problema: “Dados dos números, encontrar otro que multiplicado por cada uno de ellos dé respectivamente un cuadrado perfecto y la raíz cuadrada de ese cuadrado perfecto”.

La solución que da Diofanto:

“Sean 200 y 5 los números dados y en número buscado 1 aritmos[i]. Entonces, si el número buscado se multiplica por 200 unidades, da 200 aritmos, y si se multiplica por 5 unidades da 5 aritmos. Ahora bien, es preciso que uno de esos números sea un cuadrado perfecto y que el otro sea la raíz cuadrada de ese cuadrado perfecto; entonces, si se eleva al cuadrada 5 aritmos se obtienen 25 aritmos al cuadrado, que es igual a 200 aritmos. Dividámoslo todo por el aritmos; se sigue de ello que 25 aritmos son iguales a 200 unidades, y el aritmos resulta ser 8 unidades, lo que acopla el enunciado”

Actualmente, es un problema elemental de E.S.O. Si nos dan 200 y 5 y el número que nos piden x, tendríamos que (5x)2=200x, simplificando x2=8x, con lo x=8, excluyendo la solución x=0.

En el libro “Aritmética en nueve secciones”, recopilación china de trabajos anteriores a nuestra era, comentada e interpretada por Liu Hui en el siglo II aparece este problema: “Existe una puerta cuya altura y anchura son desconocidas, y existe una vara de longitud también desconocida. Sólo se sabe que la vara es 4 pies más larga que la anchura de la puerta y dos pies más que su altura y además la vara es igual de larga que la diagonal de la puerta. Se pide averiguar las tres longitudes”.

La solución dada por Liu Hui:

La anchura de la puerta se obtiene sumando lo que exceda la vara de la altura y la raíz cuadrada del doble producto de los dos excesos. Esta última cantidad, sumada ahora a lo que exceda la vara de la anchura, nos da la altura de la puerta, y si la sumamos a los dos excesos, nos da la longitud de la vara:
Anchura: 2+RC(2.4.2)[ii]=2+4 = 6 pies
Altura: 4+RC(2.4.2)=4+4= 8 pies
Vara: 2+4+RC(2.4.2)=10

Con notación actual la solución, utilizando el teorema de Pitágoras es: si x es la longitud de la vara, x-4 es la anchura de la puerta, x-2 la altura. Luego:
x2= (x-2)2+(x-4)2
Operando llegamos a  x2-12x+20 = 0, podíamos resolver esta ecuación y desechar la solución x=2, por dar una solución negativa para la anchura y una altura cero, con lo que no hay puerta; pero mejor es sumar 16 en cada miembro, con lo cual: x2-12x+36=16, o lo que es lo mismo:
(x-6)2=16, con lo que x-6 = 4, por tanto x=10

Trasladando de forma genérica este problema a nuestro tiempo podíamos enunciarlo así: “La diagonal de una puerta excede en a unidades a su anchura y en b unidades a su altura. Calcúlese sus dimensiones”.
Si x es la diagonal, planteando la ecuación por el teorema de Pitágoras, cualquier estudiante espabilado de secundaria llega a que

x= a+b+RC(2ab)




[i] Nombre que da Diofanto a la incógnita
[ii] Raíz cuadrada

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