Divisores: los números están hechos de ladrillos

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Secundaria 20 Salas Aritmética

Objetivos didácticos

Lab curricular de secundaria (1.º-2.º de ESO), sacado de los apuntes de Aritmética del PIM. Toda la aritmética de divisores se cuenta con una sola imagen: un número es una caja de ladrillos primos (60 = 2 · 2 · 3 · 5). Los ladrillos tienen siempre el mismo color: el 2 rojo ladrillo, el 3 azul, el 5 verde, el 7 amarillo y los demás grises.

Sin calculadora: todos los números que se manejan son como mucho 200, y sus ladrillos como mucho 17. Se prefiere factorizar cinco números pequeños a uno enorme.

Qué se aprende

  • Partir un número hasta llegar a sus primos y descubrir que, se parta como se parta, salen los mismos ladrillos (teorema fundamental de la Aritmética).
  • Reconocer primos y compuestos (el 1 no es ninguno de los dos) y encontrarlos con la criba de Eratóstenes, que explica por qué basta con tachar hasta el primo cuyo cuadrado cabe en la tabla.
  • Los criterios de divisibilidad del 2, el 5 y el 3 (antes de los primos, para reconocerlos mejor).
  • Factorizar con la escalera de divisiones y escribir el resultado en potencias.
  • Un divisor es una caja dentro de otra: m divide a n cuando sus ladrillos están en la caja de n, y los que quedan forman n/m. Decidir si un número divide a otro sin dividir.
  • Máximo común divisor y mínimo común múltiplo con un diagrama de dos círculos: el mcd son los ladrillos del centro; el mcm, todos, con los del centro una vez. Por qué ser múltiplo de 4 y de 6 no obliga a serlo de 24, qué son dos números coprimos y por qué mcd · mcm = a · b. Problemas de cuerdas y autobuses.
  • Encontrar todos los divisores de un número: a mano (y ver que se escapan), con la tabla de dos primos, por parejas d · n/d y probando solo hasta √n.
  • Los números con una cantidad impar de divisores son los cuadrados perfectos (exponentes pares), y el problema de las taquillas.

Ideas matemáticas clave, por bloque

A · Ladrillos (salas 1-5). Primos como ladrillos indivisibles, unicidad de la factorización, criba, criterios y escalera de divisiones.

B · Divisores (salas 6-8). m | n si n = m · k; con ladrillos, los de m caben en la caja de n.

C · Comunes (salas 9-13). mcd y mcm con el diagrama; mcm(b, c) | a si b | a y c | a; coprimos; mcd · mcm = a · b.

D · Todos los divisores (salas 14-20). La tabla de p^a · q^b (sin la fórmula general, por decisión docente), el menor número con una tabla dada, parejas, hasta √n, cantidad impar ⇔ cuadrado perfecto, taquillas.

Notas para el profesor

  • La fórmula general (α₁ + 1)(α₂ + 1)··· no aparece a propósito: se cuenta con la tabla de dos primos.
  • Cada sala tiene su explicación en el libro de la tira de retos; las de descubrimiento (1, 12, 16, 19, 20) la enseñan después del primer reto.

Contenidos por salas

Sala 1 · El martillo

Partir 120 con el martillo hasta los ladrillos; teorema fundamental en el libro tras comparar.

Tareas para el alumno

  • Apuesta: Ana parte 4 · 30 y Luis 6 · 20, ¿qué pasa al final? (los mismos ladrillos).
  • Partir 120 como Ana y como Luis.
  • Partir 84 libremente.
  • Construir la caja de 168 = 2 · 84 sin partir.

Sala 2 · Criterios del 2, el 3 y el 5

Criterios (va antes que los primos); en el libro, animación 234 = 2 · 100 + 3 · 10 + 4 → 2 + 3 + 4 = 9 y un ejemplo escrito (153 y 130).

Tareas para el alumno

  • Marcar múltiplos de 2, de 3 y de 5 en tres listas.
  • Test de velocidad en tres tandas con el divisor en grande: del 2 y del 5, cinco números (un fallo repite la tanda); del 3, diez.

Sala 3 · Los ladrillos: números primos

Primos (exactamente dos divisores), compuestos y el 1.

Tareas para el alumno

  • Tres listas «marca los primos» con trampas (51, 91, 143; la tercera con el 1 y el 33).
  • Por qué el 1 no es primo.

Sala 4 · La criba de Eratóstenes

Criba animada en una tabla de 50 (2 tachones por segundo, pausas de 2 s) y luego de 300, hasta el 17; termina con los primos menores de 50.

Tareas para el alumno

  • Primer número nuevo que tacha el 7 (49).
  • Siguiente número primo tras el 7 (11).
  • ¿Hace falta el 11 en la tabla de 50? (no: 121).

Sala 5 · Abrir la caja: factorizar

Escalera de divisiones del 132 paso a paso en el libro.

Tareas para el alumno

  • Dos controles de primos (el segundo con el 1).
  • Escalera como en el cuaderno para 84, 90, 126, 231 y 168: cada casilla se comprueba al salir de ella; empezar por un primo grande vale, con la recomendación de empezar por los pequeños.

Sala 6 · Divisores a ojo

Qué es un divisor: n = m · k.

Tareas para el alumno

  • 99, 75 y 91: marcar los divisores de una lista y escribir el que falta (3, 5, 13).

Sala 7 · Una caja dentro de otra

m | n cuando los ladrillos de m están en la caja de n; los que quedan forman n/m.

Tareas para el alumno

  • Sacar de 180 un divisor entre 40 y 50 (45) y decir qué queda (4).
  • 168: divisor impar mayor que 10 (21; quedan 8).
  • 150: divisor par entre 20 y 40 (30; quedan 5).

Sala 8 · ¿Cabe o no cabe?

Decidir sin dividir, con las dos cajas.

Tareas para el alumno

  • Seis sí/no (12 | 180, 8 | 60…).
  • Menor número por el que multiplicar 60 para que 8 lo divida (2).

Sala 9 · Ladrillos comunes

Diagrama de dos círculos con los comunes en el centro (36 y 60).

Tareas para el alumno

  • Llevar al centro los comunes de 42 y 56, 30 y 45, 48 y 72.

Sala 10 · Máximo común divisor

mcd = los ladrillos del centro.

Tareas para el alumno

  • mcd de 98 y 140, 120 y 168, 84 y 126.
  • Cuerdas de 90 y 150 cm: trozo más largo (30) y número de trozos (8).

Sala 11 · Mínimo común múltiplo

mcm = todos los ladrillos, los del centro una vez.

Tareas para el alumno

  • mcm de 14 y 21, 20 y 30, 36 y 54, 24 y 40.
  • Autobuses cada 12 y 18 minutos (36).

Sala 12 · La trampa del 4 y el 6

Primero el reto, luego la teoría: mcm(b, c) | a; coprimos.

Tareas para el alumno

  • Múltiplo de 4 y 6, ¿de 24? (no: 12); 6 y 7; 6 y 9; 8 y 15.
  • Pareja de coprimos (8 y 15).
  • Múltiplo de 10 y 15: seguro de 30.

Sala 13 · mcd · mcm

mcd · mcm = a · b con el diagrama.

Tareas para el alumno

  • Hallar el otro número: (6, 180, 36) → 30, (4, 120, 24) → 20, (5, 150, 30) → 25.
  • mcm a partir del mcd: 18 y 24, 28 y 42.

Sala 14 · Todos los divisores

Descubrimiento: marcar a mano en una cuadrícula; solo se dice cuántos faltan o sobran.

Tareas para el alumno

  • Todos los divisores de 84 y de 96.

Sala 15 · La tabla de divisores

Tabla de 200 = 2³ · 5² (4 × 3), interactiva en el libro.

Tareas para el alumno

  • Apuesta: ¿más divisores 64 o 60?
  • Rellenar las tablas de 72 y 98.
  • Contar con la tabla imaginada: 48, 100, 54.

Sala 16 · Tablas por encargo

Exponentes grandes en los primos pequeños (teoría tras el primer reto).

Tareas para el alumno

  • Menor número con tabla de 6, 9, 8 y 10 casillas (12, 36, 24, 48).

Sala 17 · Los divisores van por parejas

d ↔ n/d con arcos (36 animado en el libro).

Tareas para el alumno

  • Emparejar los divisores de 60 y de 100.
  • Pareja de 12 en 144, 8 en 120, 14 en 196, 15 en 180.

Sala 18 · Hasta la raíz

En cada pareja uno es ≤ √n: basta probar primos hasta √n.

Tareas para el alumno

  • ¿Hasta qué primo para 187? (13).
  • ¿Son primos 151, 169, 187, 191?

Sala 19 · Una cantidad impar de divisores

Descubrimiento: cantidad impar ⇔ cuadrado perfecto ⇔ exponentes pares.

Tareas para el alumno

  • Dos listas «marca los de cantidad impar».
  • Cuál es cuadrado entre cajas; por cuánto multiplicar 18 (2).

Sala 20 · Las taquillas

Misión final: 200 taquillas y 200 alumnos, animación con ×4 y «Volver a ver».

Tareas para el alumno

  • Apuesta: cuántas quedan abiertas (14).
  • Veces que se toca la 36 (9) y por qué queda abierta.
  • Taquillas tocadas exactamente 3 veces (6); última abierta (196).

Salas para proyectar

Las más vistosas para mostrar y discutir en clase.

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Sala 4 · La criba de Eratóstenes — La animación hasta 300 y la pregunta del 49 funcionan muy bien proyectadas.
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Sala 9 · Ladrillos comunes — El diagrama de dos círculos hace visibles el mcd y el mcm a la vez.
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Sala 20 · Las taquillas — La apuesta divide a la clase y la animación la resuelve.