Saltar ao contido

Aritmética

Este é un dos 1000 artigos que toda Wikipedia debería ter
Na Galipedia, a Wikipedia en galego.

Aritmética
Imaxe
 Instancia de
 Subclase de
 Parte de
 Estudado por
Implicados
 Practicado por
Códigos e identificadores
Freebase/m/013sg Editar o valor en Wikidata
MathWorldArithmetic Editar o valor en Wikidata
OpenAlexC94375191 Editar o valor en Wikidata
Fontes e ligazóns
Enciclopedia Galega Universal: 81978
Wikidata G:Commons C:Commons

A aritmética[1] (do grego αριθμός = número) é unha das máis antigas ramas elementais das matemáticas que trata de operacións numéricas como a suma, a resta, a multiplicación e a división. Nun sentido máis amplo, tamén inclúe a potenciación, a extracción de raíces e a obtención de logaritmos.

Comunmente enténdese por aritmética a parte da álxebra elemental ensinada na escola primaria que estuda os números e as operacións básicas que con eles se fan. Os matemáticos tamén falan dunha aritmética superior coa que designan á teoría de números.

Os sistemas aritméticos poden clasificarse segundo o tipo de números cos que operan. A aritmética dos números enteiros refírese aos cálculos con números enteiros positivos e negativos. A aritmética dos números racionais implica operacións con fraccións de números enteiros. A aritmética dos números reais refírese aos cálculos con números reais, que inclúen tanto os números racionais como os números irracionais.

Outra distinción baséase no sistema numérico empregado para realizar cálculos. A aritmética decimal é a máis común. Utiliza os díxitos básicos do 0 ao 9 e as súas combinacións para expresar números. A aritmética binaria, pola contra, é a que utilizan a maioría dos ordenadores e representa os números como combinacións dos díxitos básicos 0 e 1. A aritmética informática ocúpase das particularidades da implementación da aritmética binaria nos ordenadores. Algúns sistemas aritméticos operan con obxectos matemáticos distintos dos números, como a aritmética de intervalos e a aritmética de matrices.

As operacións aritméticas constitúen a base de moitas ramas das matemáticas, como a álxebra, o cálculo e a estatística. Desempeñan un papel similar nas ciencias, como a física e a economía. A aritmética está presente en moitos aspectos da vida cotiá, por exemplo, para calcular o cambio ao facer a compra ou para xestionar as finanzas persoais. É unha das primeiras formas de educación matemática coas que se atopan os estudantes. Os seus fundamentos cognitivos e conceptuais son obxecto de estudo por parte da psicoloxía e a filosofía.

Antigamente a aritmética cinguíase ao estudo das propiedades dos números naturais, dos números enteiros, e dos números racionais (en forma de fraccións), así como das propiedades das operacións entre estes números. As operacións aritméticas tradicionais son a adición, a subtracción, a multiplicación e a división.

Máis tarde esta disciplina medrou, incluíndo o estudo doutros números coma os reais (considerados como expresións numéricas cun número ilimitado de cifras decimais), e de operacións máis complexas derivadas das operacións aritméticas básicas coma as raíces cadradas, as potencias, a exponenciación e os logaritmos.

A práctica da aritmética remóntase polo menos a miles e posiblemente a decenas de miles de anos. Civilizacións antigas como os antigos exipcios e os sumerios inventaron sistemas numéricos para resolver problemas aritméticos prácticos ao redor do ano 3000 a. C. A partir dos séculos VII e VI a. C., os antigos gregos iniciaron un estudo máis abstracto dos números e introduciron o método das demostracións matemáticas rigorosas. Os antigos indios desenvolveron o concepto do cero e o sistema decimal, que os matemáticos árabes perfeccionaron aínda máis e difundiron ao mundo occidental durante a Idade Media. As primeiras calculadoras mecánicas inventáronse no século XVII. Os séculos XVIII e XIX foron testemuñas do desenvolvemento da teoría de números moderna e da formulación dos fundamentos axiomáticos da aritmética. No século XX, a aparición das calculadoras e os ordenadores revolucionou a precisión e a velocidade coa que se podían realizar os cálculos aritméticos.

Definición, etimoloxía e campos relacionados

[editar | editar a fonte]

O termo «aritmética» ten a súa orixe no termo latino «arithmetica», que á súa vez deriva das palabras do grego antigo «ἀριθμός» («arithmos»), que significa "número" , e «ἀριθμητική τέχνη» («arithmetike tekhne»), que significa "a arte de contar".[2]

Existen discrepancias sobre a súa definición exacta. Segundo unha interpretación restritiva, a aritmética ocúpase unicamente dos números naturais.[3] Con todo, a opinión máis estendida é que o seu ámbito de aplicación inclúa operacións con números enteiros, racionais, reais e, en ocasións, tamén complexos.[4] Algunhas definicións limitan a aritmética ao ámbito dos cálculos numéricos.[5] Se se entende nun sentido máis amplo, tamén inclúe o estudo de como se desenvolveu o concepto de números, a análise das propiedades e as relacións entre os números, e o exame da estrutura axiomática das operacións aritméticas.[6]

A aritmética está estreitamente relacionada coa teoría de números e algúns autores utilizan ambos os termos como sinónimos.[7] Con todo, nun sentido máis específico, a teoría de números limítase ao estudo dos números enteiros e céntrase nas súas propiedades e relacións, como a divisibilidade, a factorización e a primalidade.[8] Tradicionalmente, coñécese como aritmética superior.[9]

Os números son obxectos matemáticos que se utilizan para contar cantidades e medir magnitudes. Son elementos fundamentais da aritmética, xa que todas as operacións aritméticas realízanse con números. Existen diferentes tipos de números e diferentes sistemas numéricos para representalos.[10]

Number line with multiple numbers marked. From left to right: −√2 (irrational); −1 (integer); −0.8 (rational); −1/7 (rational); 0 (integer); 0.5 (rational); 1 (integer); 4/3 (rational); √3 (irrational), and 2 (integer).
Diferentes tipos de números nunha recta numérica. Os enteiros son negros , os números racionais son azuis e os números irracionais son verdes.

Os principais tipos de números que se utilizan en aritmética son os números naturais, os enteiros, os racionais e os reais.[11] Os números naturais son números enteiros que van desde o 1 até o infinito. Non inclúen o 0 nin os números negativos. Tamén se coñecen como números de contar e pódense expresar como . O símbolo dos números naturais é .[a] Os números enteiros son idénticos aos números naturais, coa única diferenza de que inclúen o 0. Pódense representar como e teñen o símbolo .[13][b] Algúns matemáticos non establecen a distinción entre os números naturais e os números enteiros, xa que inclúen o 0 no conxunto dos números naturais.[15] O conxunto dos números enteiros inclúe tanto os números enteiros positivos como os negativos. Denótase co símbolo e pode expresarse como .[16]

Segundo o uso que se faga dos números naturais e enteiros, pódense distinguir en cardinais e ordinais. Os números cardinais, como un, dous e tres, son números que expresan a cantidade de obxectos. Responden á pregunta "cantos?". Os números ordinais, como primeiro, segundo e terceiro, indican a orde ou a posición nunha serie. Responden á pregunta "en que posición?".[17]

Un número é racional se pode representarse como a razón entre dous números enteiros. Por exemplo, o número racional obtense dividindo o número enteiro 1, chamado numerador, polo número enteiro 2, chamado denominador. Outros exemplos son e . O conxunto dos números racionais inclúe todos os números enteiros, que son fraccións cun denominador igual a 1. O símbolo dos números racionais é .[18] As fraccións decimais como 0,3 e 25,12 son un tipo especial de números racionais, xa que o seu denominador é unha potencia de 10. Por exemplo, 0,3 é igual a , e 25,12 é igual a .[19] Cada número racional corresponde a un número finito ou a un decimal periódico.[20][c]

Diagrama dun triángulo rectángulo con dous catetos de lonxitude 1 e unha hipotenusa de lonxitude √2 (un número irracional).
Ás veces necesítanse números irracionais para describir magnitudes en xeometría. Por exemplo, a lonxitude da hipotenusa dun triángulo rectángulo é irracional se os seus catetos teñen unha lonxitude de 1.

Os números irracionais son números que non poden expresarse como a relación entre dous números enteiros. A miúdo son necesarios para describir magnitudes xeométricas. Por exemplo, se un triángulo rectángulo ten os catetos de lonxitude 1, entón a lonxitude da súa hipotenusa vén dada polo número irracional . π é outro número irracional e describe a relación entre a circunferencia dun círculo e o seu diámetro.[21] A representación decimal dun número irracional é unha sucesión infinita de decimais que non se repiten.[22] O conxunto dos números racionais, xunto co conxunto dos números irracionais, forma o conxunto dos números reais. O símbolo dos números reais é .[23] Entre as clases de números aínda máis amplas inclúense os números complexos e os cuaternións.[24]

Sistema de numeración

[editar | editar a fonte]
Artigo principal: Sistema de numeración.

Un díxito é un símbolo que representa un número, e os sistemas numéricos son marcos de representación.[25] Polo xeral, contan cun número limitado de números básicos, que se refiren directamente a determinados números. O sistema establece como se poden combinar estes números básicos para expresar calquera número.[26] Os sistemas numéricos poden ser posicionais ou non posicionais. Todos os primeiros sistemas numéricos eran non posicionais.[27] Nos sistemas numéricos non posicionais, o valor dun díxito non depende da súa posición no número.[28]

From left to right: tally marks denoting 1, 2, 3, 4, and 5, respectively.
Photo of tally sticks
As marcas de cálculo e algúns paus de cálculo utilizan o sistema numérico unario, que non é posicional.

O sistema non posicional máis sinxelo é o sistema de numeración unario. Baséase nun só símbolo para o número 1. Todos os números maiores escríbense repetindo este símbolo. Por exemplo, o número 7 pode representarse repetindo sete veces o símbolo do 1. Este sistema fai que resulte engorroso escribir números grandes, polo que moitos sistemas non posicionales inclúen símbolos adicionais para representar directamente os números máis grandes.[29] As variantes dos sistemas numéricos unarios utilízanse nos paus de cálculo, mediante muescas, e nas marcas de cálculo.[30]

Fotografía dun óso antigo con numerosas liñas gravadas.
Algúns historiadores interpretan o óso de Ishango como un dos primeiros obxectos relacionados coa aritmética.
Táboas aritméticas para nenos, Lausanne, 1835
Detalle dun manuscrito medieval en alemán con alegorías de cada unha das artes liberais xunto cun representante ilustre. Boecio é escollido para representar á Aritmética.

Os máis famosos restos de operacións aritméticas realizados na prehistoria atópanse no chamado óso de Ishango datado ao redor do 20.000 a.C. Pénsase que este óso marcouse co fin de servir como axuda para operar con números.[31]

Semella claro que ao redor do -1850 os Babilonios xa tiñan un coñecemento sólido de boa parte da aritmética elemental, se nos baseamos no achado de táboas de arxila coma a Plimpton 322, que contén unha lista de números escritos en formato sexaxesimal correspondentes a sinxelas ternas pitagóricas. Tamén os exipcios tiñan extensos coñecementos aritméticos, así coma de xeometría, como amosa o papiro matemático Rhind escrito ao redor do -1650. No tocante ós contidos aritméticos cabe resaltar que neste papiro se pode xa atopar un algoritmo de multiplicación, así coma o emprego de fraccións da unidade.

Na segunda metade do século VI a.C., na escola pitagórica considerábase á aritmética coma unha das catro ciencias matemáticas (Mathemata). Na idade media a aritmética formaba parte do Quadrivium (aritmética, xeometría, música e astronomía) ensinado por Alcuíno na Academia Palatina, que xunto co Trivium (gramática, retórica e dialéctica) constitúen as sete artes liberais ensinadas nas universidades medievais.

Os algoritmos aritméticos modernos son posibles grazas á introdución do sistema de numeración hindú-arábigo e a notación decimal posicional dos números. A aritmética baseada neste sistema de numeración desenvolveuse ao longo de varios séculos coa contribución dos grandes matemáticos hindús Aryabhata, Brahmagupta e Bhaskara I. Aryabhata probou diferentes formas de notación posicional; Brahmagupta desenvolveu as modernas suma, resta, multiplicación e división baseadas na numeración hindú; e Bhaskara I semella ser o primeiro en empregar unha notación puramente decimal, introducindo un símbolo para o cero. A aritmética de hoxe en día descende dos métodos orixinarios da India, que xunto co sistema numérico hindú asimiláronse polos árabes e foron transmitidos por estes na Idade Media aos europeos. Con anterioridade ao uso destes métodos, a realización de operacións aritméticas básicas era unha tarefa complicada. No ano 662, algunhas pasaxes escritas polo bispo nestoriano persa Severus Sebokht, amosan que daquela a ciencia e o sistema de numeración hindú eran xa coñecidos e apreciados por persoas do oriente medio.[32]

Detalle do Códice Albeldense, ou Codex Vigilanus. Os primeiros números arábigos en Occidente.

A aritmética hindú era máis sinxela que a grega xa que o sistema numérico hindú era posicional e tiña número cero. Os árabes asimilaron as técnicas da ciencia hindú, que logo transmitiron a través dos seus escritos aos europeos. A obra máis antiga que chegou a nós explicando o sistema de numeración decimal e a súa aritmética, é un dos manuscritos do matemático persa do século IX Al-Khwarizmi do cal desgraciadamente só se conservan algunhas versións latinas pouco fieis ao orixinal.

A primeira aparición en Europa dos números hindús foi no Codex Vigilanus copiado por un monxe rioxano no ano 976, aínda que pasarían varios séculos antes de seren aceptados. Na súa difusión xogou un papel importante o "Liber Abaci" do matemático italiano Fibonacci, publicado en Pisa no ano 1202.

Operacións aritméticas

[editar | editar a fonte]
Diagrama de símbolos de operacións aritméticas
As principais operacións aritméticas son a suma, resta, multiplicación e división.

As operacións aritméticas básicas son a adición ou suma, a subtracción ou resta, a multiplicación e a división, aínda que en ocasións se inclúen operacións máis avanzadas, como os cálculos de porcentaxes, as raíces cadradas, a potenciación, a exponenciación e os logaritmos. A aritmética realízase seguindo unha orde de operacións. Calquera conxunto de obxectos no que se poidan realizar as catro operacións básicas (agás a división entre 0) ten a estrutura de corpo.[33]

Instrumentos de cálculo

[editar | editar a fonte]

Os utensilios para facilitar as contas numéricas foron empregados a través de miles de anos. Por exemplo contar cos dedos, establecendo unha correspondencia cos dedos da man. O primeiro obxecto para contar probablemente fose un «pau de contar». Registros posteriores no Crecente Fértil inclúen cálculos (esferas de barro, conos etc.) que representan contas de obxectos, posiblemente grans.[34] Outro exemplo é a numeración con varas.

O ábaco foi empregado dende tempos moi antigos para tarefas aritméticas. Usábase en Babilonia no 2400 a.C. e dende entón aparecereon diferentes táboas. Antes da Idade Media construíronse varias computadoras analóxicas para facer cálculos astronómicos, como a máquina de Antikythera e o astrolabio na antiga Grecia (150-100 a.C.).[35] Herón de Alexandría (c. 10–70) construíu aparellos complexos, incluíndo autómatas e tarxetas programables.[36]

O matemático escocés John Napier decatouse que a multiplicación e a división dos números podía transformarse en sumas e restas empregando o logaritmo dos números. Mentres construía as súas táboas logarítmicas necesitou facer moitas multiplicacións, para o que deseñou os "ósos de Napier". As regras de cálculo foron usadas por xeracións de enxeñeiros antes da invención das calculadoras de peto.[37]

Alta aritmética

[editar | editar a fonte]
Artigo principal: Teoría dos números.

O termo aritmética tamén fai referencia á teoría dos números, que desenvolve e afonda nas propiedades dos números enteiros relacionadas coa súa primalidade, divisibilidade e as solucións enteiras das ecuacións. En particular, o teorema fundamental da aritmética e as funcións aritméticas desenvólvense dentro deste cadro e este é o uso que se reflicte en A Course in Arithmetic de Jean-Pierre Serre, ou o que dá Harold Davenport en frases como: "aritmética de primeira orde" ou "alta aritmética".

  1. Outros símbolos para os números naturais inclúen , , , e .[12]
  2. Outros símbolos para os números enteiros inclúen , , e .[14]
  3. Un decimal xornal é un decimal cun número infinito de díxitos que se repiten, como 0,111..., que representa o número racional .
Referencias
  1. Definicións no Dicionario da Real Academia Galega e no Portal das Palabras para aritmética.
  2. Peirce 2015, p. 109
    Waite 2013, p. 42
    Smith 1958, p. 7
  3. Oliver 2005, p. 58
    Hofweber 2016, p. 153
  4. Romanowski 2008, pp. 302–303
    HC staff 2022b
    MW staff 2023 | Bukhshtab & Pechaev 2020
  5. Sophian 2017, p. 84
  6. Bukhshtab & Pechaev 2020
    Stevenson & Waite 2011, p. 70
    Romanowski 2008, pp. 303–304
  7. Lozano-Robledo 2019, p. xiii
    Nagel & Newman 2008, p. 4
  8. Wilson 2020, pp. 1–2
    Karatsuba 2020
    Campbell 2012, p. 33
    Robbins 2006, p. 1 }}
  9. Duverney 2010, p. v
    Robbins 2006, p. 1
  10. Romanowski 2008, pp. 302–304
    Khattar 2010, pp. 1–2
    Nakov & Kolev 2013, pp. 270–271
  11. Nagel 2002, pp. 180–181
    Luderer, Nollau & Vetters 2013, p. 9
    Khattar 2010, pp. 1–2
  12. Bukhshtab & Nechaev 2016
    Zhang 2012, p. 130
    Körner 2019, p. 109
    International Organization for Standardization 2019, p. 4
  13. Romanowski 2008, p. 304
    Nagel 2002, pp. 180–181
    Hindry 2011, p. x | Bukhshtab & Nechaev 2016
  14. Swanson 2021, p. 107
    Rossi 2011, p. 111
  15. Rajan 2022, p. 17
    Hafstrom 2013, p. 6
  16. Romanowski 2008, p. 304
    Nagel 2002, pp. 180–181
    Hindry 2011, p. x
    Hafstrom 2013, p. 95
  17. Orr 1995, p. 49
    Nelson 2019, p. xxxi
  18. Romanowski 2008, p. 304
    Nagel 2002, pp. 180–181
    Hindry 2011, p. x
    Hafstrom 2013, p. 123
  19. Gellert et al. 2012, p. 33
  20. Musser, Peterson & Burger 2013, p. 358
  21. Romanowski 2008, p. 304
    Nagel 2002, pp. 180–181
    Hindry 2011, p. x
  22. {Musser, Peterson & Burger 2013, pp. 358–359
    Rooney 2021, p. 34 }}
  23. Romanowski 2008, p. 304
    Hindry 2011, p. x
  24. Hindry 2011, p. x
    Ward 2012, p. 55
  25. Ore 1948, pp. 1–2
    HC staff 2022
    HC staff 2022a
  26. Ore 1948, pp. 8–10
    Nakov & Kolev 2013, pp. 270–272
  27. Stakhov 2020, p. 73
    Nakov & Kolev 2013, pp. 271–272
    Jena 2021, pp. 17–18
  28. Nakov & Kolev 2013, pp. 271–272
    Jena 2021, pp. 17–18
  29. Ore 1948, pp. 8–10
    Mazumder & Ebong 2023, pp. 18–19
    Moncayo 2018, p. 25
  30. Ore 1948, p. 8
    Mazumder & Ebong 2023, p. 18
  31. Huylebrouck, Dirk (2019). "Africa and Mathematics". Mathematics, Culture, and the Arts. Missing Link. Cham: Springer International Publishing. pp. 153–166. ISBN 978-3-030-04036-9. doi:10.1007/978-3-030-04037-6_9. Consultado o 8 de abril do 2026.
  32. J.J. O'Connor e E.F. Robertson (traducido ao castelán por J. Armesto). The MacTutor History of Mathematics archive, University of St Andrews, Escocia, ed. "La numeración árabe". Arquivado dende o orixinal o 15 de xullo de 2007. Consultado o 12 de xullo de 2007.
  33. Tapson, Frank (1996). The Oxford Mathematics Study Dictionary. Oxford University Press. ISBN 0 19 914551 2.
  34. Robson, Eleanor (2008). Mathematics in Ancient Iraq. ISBN 978-0-691-09182-2..
  35. Lazos 1994
  36. Noel Sharkey (4 de xullo de 2007). "A programmable robot from 60 AD". New Scientist.
  37. Kells, Kern & Bland 1943, p. 82

Véxase tamén

[editar | editar a fonte]

Bibliografía

[editar | editar a fonte]

Ligazóns externas

[editar | editar a fonte]