miércoles, 22 de noviembre de 2023

Contando estrellas: una estimación del número de estrellas visibles (observables a simple vista) en la totalidad de la cúpula celeste

Imaginémonos contemplando el cielo estrellado, totalmente despejado de nubes, en una noche sin luna, lejos de la contaminación lumínica de las ciudades. ¿Cómo podemos contar el número de estrellas visibles en estas condiciones?

Un sencillo método que encontré en un libro de divulgación astronómica (Atlas básico de astronomía, Parramón Ediciones, Barcelona, 2001) para obtener una estimación de dicha cantidad consiste en dibujar una circunferéncia de $6\,\text{cm}$ de radio en una trozo de cartulina negra, y recortarla con cuidado, con ayuda de un cúter, para observar el cielo através de dicho agujero; para ello, lo colocaremos a una distancia de nuestro ojos de $30\,\text{cm}$, para lo cual nos ayudaremos de un hilito de esa longitud atado con un nudito de gaza al reverso de la cartulina (la opuesta a la que enfretamos a nuestros ojos) y lo mantendremos tenso mientras observemos. Así podremos contar el número de estrellas que quedan dentro del círculo, observando el cielo en una dirección arbitraria; pues bien, al parecer, dicha cantidad de estrellas representa aproximadamente el $1\,\%$ de las estrellas visibles a simple vista en la totalidad de la esfere celeste —¿te animas a justificar esta afirmación mediante razonamientos geométricos?—. Si repetimos la observación observando hacia $10$ regiones distintas del cielo y sumamos las estrellas contabilidazadas cada una de las veces obtendremos por tanto el $10\,\%$ de las estrellas visibles a simple vista de la totalidad de la esfera celeste, aproximadamente. Finalmente, bastará multiplicar dicha cantidad por $10$ para estimar el $100\,\%$ de las estrellas, esto es, la totalidad de las estrellas visibles a simple vista. Si eres una persona curiosa, te propongo que pongas en práctica este sencillo experimento de recuento. $\diamond$

miércoles, 15 de noviembre de 2023

Ejemplo de una ecuació compatible indeterminada

¿Qué podemos decir de la siguiente igualdad algebraica? $$(x-1)^2=(1-x)^2$$

Veamos:
  $(x-1)^2=(1-x)^2$
    $(x-1)^2-(1-x)^2=0$
      $(x-1)^2-((-1)(1-x))^2=0$, ya que $(-1)^2=1$ y por tanto $(1-x)^2=((-1)(1-x))^2$
        $(x-1)^2-(x-1)^2=0$
          $0=0$
LLegados aquí, nos damos cuenta de que no obtenemos información alguna acerca de cuáles son los valores (y no otros) de la solución, luego cualquier número real en sustitución de $x$ satisface la igualdad, luego se trata de una ecuación compatible (hay soluciones) pero indeterminada (todos los números reales son solución de dicha igualdad). También podemos decir que esta igualdad, $(x-1)^2=(1-x)^2$, es una identidad, ya que hemos visto que en cada miembro de la igualdad $(x-1)^2=(1-x)^2$ decimos lo mismo, expresándolo sin embargo de dos maneras (equivalentes) distintas. $\diamond$

Dos cálculos con potencias

Calculemos $2^{{1^{2^{3^{2}}}}}$. Para ello, recordemos que tenemos que empezar a calcular las potencias de arriba abajo: $2^{{1^{2^{3^{2}}}}}=2^{1^{2^{9}}}=2^{1^{512}}=2^1=2$

-oOo-

Vamos a calcular ahora $2^{0^{1^{2^{3^{4}}}}}$

Observemos que $0^{1^{2^{3^{2}}}}=0 \quad (1)$; no hace falta que calculemos $1^{2^{3^{2}}}$ pues en la base de la potencia (1) habrá un $0$ sea cual sea el exponente. Entonces, $2^{0^{1^{2^{3^{2}}}}}=2^0=1$. $\diamond$

Un ejercicio de resolución de una ecuación empleando una identidad notable conocida para escribirla de una manera apropiada para encontrar fácilmente su solución

Resolvamos la siguiente ecuación, valíendonos de alguna de las identidades notables que ya conocemos $$x^2=(x-2)^2$$

  $x^2=(x-2)^2$
    $x^2-(x-2)^2=0$
      $(x-(x-2))(x+(x-2))=0$, donde usamos la identidad notable $a^2-b^2=(a-b)(a+b)$, siendo aquí $a:=x$ y $b:=x-2$
        $2(2x-2)=0 \Leftrightarrow 2x-2=0 \Leftrightarrow x=1$

$\diamond$