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2. Los conjuntos: "unos antiguos conocidos"

1. Reflexiona

La capacidad de contar es una de las habilidades que adquirimos en los primeros años de nuestra vida y que contribuyen a la comprensión temprana de número. Al fin y al cabo, contar no es otra cosa que hacer corresponder, de manera ordenada, un número natural (1, 2, 3, etc) a cada uno de los objetos que deseamos contar. De ahí que los niños pequeños puedan resolver problemas  sencillos que requieren la utilización de las operaciones elementales sumar, restar, multiplicar y dividir.

Sin embargo, debemos ser cuidadosos para evitar contar más de una vez un mismo objeto. Fíjate en el siguiente ejemplo.

SIN TIEMPO PARA LA ESCUELA

Pero no tengo tiempo para la escuela", explicaba Eddie al preceptor. "Duermo ocho horas diarias que, sumadas, dan 122 días por año, suponiendo que cada día es de 24 horas. No hay clases los sábados ni los domingos, que suman 104 días por año. Tenemos 60 días de vacaciones de verano. Necesito tres horas diarias para comer... esto es más de 45 días al año. Y necesito al menos dos horas diarias de recreación... que suman más de 30 días al año." Eddie escribió estas cifras mientras hablaba, después sumó todos los días. La suma daba 361.

  • Sueño (8 horas diarias)           122
  • Sábados y domingos              104
  • Vacaciones de verano              60
  • Comidas (3 horas diarias)        45
  • Recreación (2 horas diarias)    30

                                          Total     361 días

"Ya ve", continuó Eddie; "eso me deja tan sólo cuatro días para estar enfermo y en cama, y ni siquiera he tomado en cuenta los siete feriados escolares que tenemos cada año". El preceptor se rascó la cabeza. "Algo no anda bien aquí", murmuró. Pero por más que se esforzó, no pudo encontrar nada equivocado en las cifras de Eddie."

Gardner, Martin (1986) Matemática para divertirse. Editorial Granica

¿Puedes explicar dónde está el error?

2. Comprueba lo que sabes

Seguro que te suena el término conjunto para referirte a los números naturales1, los enteros2, los racionales3, etc. Efectivamente, todos ellos son conjuntos numéricos con los que has trabajado anteriormente y están formados por una infinidad de elementos ya que existen infinitos números naturales, enteros, etc.

Como recordarás, en estos conjuntos se definían las operaciones de suma (resta) y multiplicación (división). En ocasiones, estas operaciones se presentaban de forma combinada como, por ejemplo, 3 · (3 + 4 · 5) - 8 · 3

Existe un orden que debemos respetar cuando realizamos estas operaciones. 

Ordena la siguiente lista colocando en más arriba aquellas acciones que debemos realizar en primer lugar. (Haz clic sobre las flechas que aparecen a la derecha de cada rectángulo para cambiarlo de posición)

  • Paréntesis
  • Potencias
  • Multiplicaciones y divisiones
  • Sumas y restas

Comprobar

¡Correcto!

20239884919-120
Actividad no realizada#Actividad superada. Puntuación: %s#Actividad no superada. Puntuación: %s#Lista desordenada

No es correcto... Respuesta correcta:

3. Los conjuntos en matemáticas

Recuerda que un conjunto en matemáticas se define como una colección de objetos o elementos que, habitualmente, comparten una propiedad o cualidad entre sí, por lo que no tiene que ser exclusivamente de tipo numérico.

Como podemos ver, la definición es tan general que un conjunto puede ser prácticamente cualquier cosa: los días de la semana, las vocales de nuestro abecedario, los número pares, las matrículas de los vehículos, las personas que he invitado a mi cumpleaños, los números naturales, mi colección de sellos, las diferentes maneras de rellenar un boleto de la lotería primitiva, etc.


Por ejemplo, sea el conjunto A el que se muestra en la imagen, que está formado por los días de la semana:

Diagrama de Venn.
Imagen de elaboración propia . Diagrama de Venn. (CC BY-NC-SA)

Esta forma de representar un conjunto  recibe el nombre de diagrama de Venn, aunque esta no es la única manera. También se puede expresar mediante llaves $A=\left\{ Lunes, Martes,Miércoles, Jueves,Viernes, Sábado, Domingo\right\}$

Los conjuntos se nombran con letras mayúsculas. En nuestro ejemplo le hemos llamado A

Cardinal de un conjunto. Contar

Definimos el cardinal de un conjunto como el número de elementos que contiene y se representa card(X) . En el caso anterior, el card(A)=7, ya que A está formado por los siete días de la semana. 

Cuando el cardinal de un conjunto A es un número natural (1, 2, 3, etc.) decimos que A es un conjunto finito, caso contrario diremos que es infinito. Por ejemplo, los números pares (2, 4, 6, etc.) forman un conjunto infinito.

Contar es determinar el cardinal de un conjunto, y en este tema nos dedicaremos exclusivamente al estudio de conjuntos finitos y de sus propiedades. 

Subconjuntos

Decimos que el conjunto B es un subconjunto de A o que B está incluido en A, y se representa $B\subset A$, si cada elemento de B pertenece a  A, es decir, B es una parte de A. Si B no es subconjunto de A escribimos B⊄A

Por ejemplo, $B=\left\{ Lunes,Viernes\right\}$ es un subconjunto de A, ya que sus elementos Lunes y Viernes también están en el conjunto A. Representado en un diagrama de Venn quedaría así:

Subconjunto.
Imagen de elaboración propia. Subconjunto. (CC BY-NC-SA)

Para indicar que un elemento pertenece a un conjunto utilizamos el símbolo $\in $ y se expresa así:  $Lunes\in B$. Para indicar que el elemento Jueves no pertenece al conjunto B utilizamos la expresión  $Jueves\notin B$

4. Recuerda

Como habrás observado, los conjuntos numéricos estudiados hasta ahora contiene una infinidad de elementos. Pero podemos definir conjuntos cuyo cardinal sea un número natural, es decir, conjuntos finitos (en contraposición a los conjuntos infinitos). 

Nuestro centro de interés lo situaremos en este tipo de conjuntos. 

El conjunto que no contiene elementos  recibe el nombre de conjunto vacío y se representa con el símbolo Ø o también { } (entre llaves, sin elementos) y su cardinal es 0. El conjunto vacío es subconjunto de cualquier otro conjunto, es decir,  Ø ⊆ A  para cualquier conjunto A.

Dos conjuntos son iguales si contienen exactamente los mismos elementos sin importar el orden en que los escribamos. Por ejemplo, los conjuntos A={a, e, i} y B={e, i, a} son iguales ya que están formados por los mismos elementos. Además, los elementos de un conjunto son únicos lo que significa que debemos expresarlos sin repetir sus elementos, es decir, que el conjunto D={lunes, martes, martes} es, en realidad, el conjunto D={lunes, martes} cuyo cardinal es 2.

En el siguiente vídeo se explican algunos conceptos básicos sobre conjuntos:

Video de elaboración propia. Conjuntos: Conceptos básicos (YouTube)

5. Actividades sobre conjuntos

¡Felicitaciones por haber repasado algunos conceptos sobre conjuntos matemáticos! Es un logro significativo y demuestra tu compromiso con el aprendizaje. Ahora es importante que fortalezcas tus conocimientos y habilidades practicando con las actividades que se proponen a continuación. Como verás dispones de varias opciones con diferentes niveles de dificultad. La realización de las mismas te permitirá interiorizar los conceptos, desarrollar una comprensión más profunda y mejorar tus capacidades para resolver una amplia variedad de problemas utilizando esta herramienta valiosa.

¡Te animo a elegir y realizar las actividades propuestas! Disfruta del proceso de aprendizaje y continúa desafiándote a ti mismo. Seguro de que con dedicación y esfuerzo, alcanzarás grandes logros en tu comprensión de los conjuntos matemáticos.

Opción A. Completa las definiciones

Lee y completa:

Decimos que el de un conjunto es igual al número de que lo forman.

El conjunto  es el conjunto que no tiene elementos y su cardinal es igual a .

Un conjunto  es un conjunto con un único elemento.

El conjunto es subconjunto de cualquier otro conjunto.

Decimos que es subconjunto de , si todo elemento de A pertenece a B.

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Opción B. Razona y ordena

Los conjuntos numéricos se han ido construyendo a lo largo de la historia ante la necesidad de resolver problemas nuevos que se iban planteando. Así, los números naturales se mostraron insuficientes para resolver operaciones de restar por lo que el conjunto fue ampliado dando lugar a los enteros, que incluían a los naturales y también a sus opuestos incluyendo el 0. Ejemplos de números enteros son { -1, 0, 3, -4, .... }. Estas ampliaciones dan lugar a una relaciones de inclusión entre conjuntos, por lo que decimos que los naturales están contenidos dentro del conjunto de los números enteros o que el conjunto de los naturales forma un subconjunto del conjunto de números enteros. 

Pero nosotros podemos definir conjuntos numéricos que se encuentran dentro de los enteros o de los naturales. Por ejemplo, los números pares positivos son una parte de los números naturales y también los son los números positivos múltiplos de 4 (los que están en la tabla de multiplicar del 4). 

El siguiente diagrama representa 4 conjuntos cada uno de ellos contenido en otro mayor. ¿Puede etiquetarlos teniendo en cuenta la relación de inclusión?. Arrastra las etiquetas de la derecha a la posición correspondiente (rectángulos blancos) y comprueba el resultado.



Mostrar ayuda

Fíjate que todo múltiplo de 4 es un número par (múltiplo de 2). Sin embargo, existen muchos números pares que no son múltiplos de 4 como, por ejemplo, el 6. Esto nos está indicando qué conjunto es más amplio.

Opción C. Razona y responde

Pregunta

Luis, María, Juan, Laura, Natalia, Álvaro, José, Marta, Alex y Paula son un grupo de amigos que se han planteado matricularse en una academia para estudiar alguno de los idiomas que se ofertan. Finalmente, varios decidieron no matricularse en ningún idioma, sin embargo, otros lo hicieron en uno o más idiomas. Nombramos con la letra F al conjunto formado por los amigos que se han matriculado en Francés. Con I y A, los matriculados en Inglés y Alemán, respectivamente.

A la vista del correspondiente diagrama de Venn, selecciona todas las afirmaciones verdaderas:

Diagrama de Venn.
Imagen de elaboración propia. Diagrama de Venn. (CC BY-NC-SA)



Respuestas

Solo María no se ha matriculado en ningún idioma.

Dos amigos se han matriculado en los tres idiomas.

En Francés se han matriculado cinco amigos.

Luis se ha matriculado en dos idiomas.

Tres amigos se han matriculado solo en Francés.

Cuatro amigos se han matriculado solo en un idioma.

Retroalimentación

Opción D. Selecciona la respuesta

Pregunta

¿Cuántos subconjuntos tiene el conjunto vacío?

Respuestas

2

1

0

Retroalimentación

Pregunta

¿Cuántos subconjuntos tiene el conjunto A={a}?

Respuestas

1

2

0

Retroalimentación

Pregunta

¿Cuántos subconjuntos tiene el conjunto B={a, e}?

Sugerencia

Escribe en tu cuaderno todos los posibles subconjuntos intentando llevar un orden: subconjuntos con 0 elementos, con 1 elemento y con 2 elementos. Luego responde.

Respuestas

2

3

4

Retroalimentación

Pregunta

¿Cuántos subconjuntos tiene el conjunto C={a, e, i}?

Sugerencia

Escribe en tu cuaderno todos los posibles subconjuntos intentando llevar un orden: subconjuntos con 0 elementos, con 1 elemento, con 2 elementos y con 3 elementos. Luego responde.

Respuestas

8

6

4

Retroalimentación

6. Reflexión

Si tenemos dos conjuntos A y B que cumplen las condiciones A ⊆ B y B ⊆ A, ¿qué podemos afirmar acerca de A y B?

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