Números reales (1ºBach)

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Tabla de contenidos

     "Dios creó los números naturales, lo demás es obra de los hombres."

L. Kronecker

Sucesivas ampliaciones de los conjuntos numéricos

(pág. 32)

Recordemos las sucesivas ampliaciones de los conjuntos númericos que se han estudiado en cursos anteriores:

Números naturales

El conjunto de los números naturales es:

\mathbb{N}=\left \lbrace 1 ,\ 2,\ 3, \cdots \right \rbrace

Se trata de un conjunto con infinitos elementos y sirven para:

  • Contar (números cardinales: 1, 2, 3, ...).
  • Ordenar (números ordinales: 1º, 2º, 3º, ...).
  • Identificar y diferenciar los distintos elementos de un conjunto.







Este conjunto es insuficiente si queremos dar solución a ecuaciones como:

x+3=1\;

Se precisa de un conjunto más amplio que incluya a los números negativos, el conjunto de los números enteros.

Números enteros

Con los números naturales no era posible realizar diferencias donde el minuendo era menor que el que el sustraendo, pero en la vida nos encontramos con operaciones de este tipo donde a un número menor hay que restarle uno mayor. Nos vemos obligados a ampliar el concepto de números naturales, introduciendo un nuevo conjunto numérico llamado números enteros.

El conjunto de los números enteros

\mathbb{Z}=\left \lbrace -3, -2,-1,\ 0,\ 1 ,\ 2,\ 3, \cdots \right \rbrace

Está formado por:

  • El conjunto de los números naturales o enteros positivos : \mathbb{Z}^+=\mathbb{N}=\left \lbrace 1 ,\ 2,\ 3, \cdots \right \rbrace.
  • Sus opuestos, los enteros negativos: \mathbb{Z}^-=\left \lbrace \cdots, -1 ,\ -2,\ -3, \cdots \right \rbrace.
  • El cero (0).

Como consecuencia, \mathbb{N} \subset \mathbb{Z}, que se lee: "el conjunto de los números naturales está incluido en el conjunto de los números enteros".

Este conjunto también se nos queda chico. Por ejemplo, la ecuación

3x=2\;

no tiene solución en el conjunto de los números enteros ya que requiere números fraccionarios. Es necesaria la ampliación al conjunto de los números racionales.

Números racionales

El conjunto de los números racionales es el conjunto de todas las fracciones:

\mathbb{Q} = \lbrace \cfrac {a}{b}\; / \; a,b \in \mathbb{Z}, \, b \ne 0 \rbrace

Estos números se pueden expresar mediante decimales exactos o periódicos.

Pero, ¿qué ocurre si queremos resolver la siguiente ecuación?:

x^2=2\;

La respuesta la tienes en el siguiente resultado:

ejercicio

Proposición


No existe ningún número racional que elevado al cuadrado dé como resultado 2. Es decir, el número\sqrt{2} \, no es racional.



Surge, por tanto, la necesidad de ampliar el conjunto de los números racionales, añadiendole estos nuevos números que llamaremos irracionales

Números irracionales

El conjunto de los números irracionales es el formado por aquellos números que no se pueden expresar mediante fracciones y, por tanto, cuya expresión decimal tiene infinitas cifras no periódicas. Lo representaremos con la letra \mathbb{I}.



Números irracionales famosos

El número áureo, Phi:



El número Pi:

El número e:

Los números reales

El conjunto de los números reales es el formado por los números racionales y los irracionales y se designa por \mathbb{R}.

En el siguiente esquema puedes ver todos los conjuntos númericos con los que hemos trabajado hasta ahora:

\mbox{Reales } (\mathbb{R})      \begin{cases}         \mbox{Racionales }(\mathbb{Q})          \begin{cases}             \mbox{Enteros } (\mathbb{Z})                  \begin{cases}                     \mbox{Naturales } (\mathbb{N})\rightarrow 0, 1, \cfrac{16} {2}, \sqrt{9}\\                                \mbox{Enteros negativos}\rightarrow -1, -\cfrac{16} {2},-\sqrt{9}                 \end{cases}\\                        \mbox{Fraccionarios}\rightarrow 5.23, \, \cfrac{5} {2}, \, 0.\widehat{54}, \, -\cfrac{5} {2}         \end{cases}\\          \mbox{Irracionales } (\mathbb{I})\rightarrow \pi, e, \phi ,\sqrt{2}     \end{cases}


Sin embargo, sigue habiendo ecuaciones, algunas tan sencillas como

x^2+1=0\;

que carecen de solución en el conjunto de los números reales. Esto se solucionará por medio de un nuevo conjunto numérico, el de los números complejos.

La recta real

(pág. 32)

La recta real es una representación geométrica del conjunto de los números reales.

Para su construcción:

  • Se elige un punto de referencia arbitrario sobre la recta al que se denomina origen y al que se le asocia el número 0.
  • Se selecciona una unidad U de longitud para medir distancias que es la que separa los números 0 y 1.
  • Se elige también un sentido a lo largo de la recta a la que se llama positivo y se considera como negativo al sentido opuesto.
  • A cada número real p se le asocia un punto de la recta que está a una distancia de p unidades del origen en la dirección positiva o negativa, dependiendo de si el número p es positivo o negativo, respectivamente.


ejercicio

Densidad de los números racionales


Los números racionales, al situarlos sobre la recta real, la ocupan densamente. Esto quiere decir que:
  • Entre dos números racionales hay infinitos números racionales.
  • Si tomamos un punto cualquiera de la recta numérica, hay infinitos números racionales tan cerca de él como queramos.

No obstante, en la recta real hay infinitos puntos no ocupados por números racionales. A cada uno de esos puntos le corresponde un número irracional.

ejercicio

Completitud de los números reales


Gracias al axioma del supremo o axioma de completitud, el conjunto de los números reales cubre o completa la recta sin dejar "huecos". Existe una correspondencia biunívoca entre los puntos de la recta y los números reales de manera que a cada punto de la recta le hace corresponder un único número real y viceversa.

Representación gráfica de números reales en la recta real

En los siguientes ejemplos puedes ver distintos procedimientos de representación, dependiendo de cómo sea el número real que queramos representar:

A continuación vamos a ver algunas actividades interactivas y videos sobre la representación de algunos números irracionales en la recta real.

Videotutoriales

Ejercicios

wolfram

Actividad: Números reales


a) Representa los números 0,\ 1,\ 5,\ \phi,\ \pi en la recta numérica.
b) ¿Es -5 un número entero?
c) ¿Es 5/3 un número racional?
d) ¿Es pi un numero irracional?
e) ¿Cual es el valor del número de oro?
f) Resuelve la ecuación x^2-x-1=0\;
g) ¿Recuerdas cómo se escribe 75 en números romanos?

ejercicio

Ejercicios: Números reales


1. Obtén el valor del número áureo \phi \, teniendo en cuenta que un rectángulo de dimensiones \phi :1 \, es semejante al rectángulo que resulta de suprimirle un cuadrado de lado 1. (Ver fig.1)
2. Sitúa los siguientes números en el diagrama (Ver fig.2):

\sqrt{3}, \, 5, \, -2, \, 4.5, \, 7.\widehat{3}, \, -\sqrt[3]{6}, \, \sqrt{64}, \, \sqrt[3]{-27}, \, \sqrt{-8}
Fig.2
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Fig.2
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