Números enteros y valor posicional

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Diez cifras escriben todos los números enteros que han existido jamás. No es una casualidad ni una convención que pudiéramos haber elegido de otra manera con facilidad — es una sola idea, aplicada una y otra vez: lo que vale una cifra depende de dónde está, y cada columna vale diez de la que tiene a su derecha.

¿Qué es el valor posicional, y por qué importa?

El valor posicional es la regla de que el valor de una cifra depende de la columna en la que está, y cada columna vale diez veces la columna a su derecha. En 3,507 el 3 está en la columna de los millares, así que significa 3,000; el 5 significa 500; el 0 significa ninguna decena; y el 7 significa 7 unidades. Suma las partes y el número vuelve: 3,000 + 500 + 0 + 7 = 3,507. Funciona porque diez unidades hacen una decena, diez decenas hacen una centena y diez centenas hacen un millar, así que diez cifras bastan para escribir cualquier número entero. El cero es el caso que atrapa a la gente. Mantiene abierta la columna de las decenas, y sin él el 3, el 5 y el 7 se desplazan cada uno una columna a la derecha, convirtiendo 3,507 en 357, unas diez veces más pequeño. Para comprobar un número, dilo en voz alta columna por columna: tres mil, quinientos, ninguna decena, siete unidades.

1055

10 − 5 = 5, que es lo que le falta a 5 para llegar a diez

Encuentra lo que le falta a 7 para llegar a diez.

Sin notación posicional necesitas un símbolo nuevo cada vez que te quedas corto — que es exactamente lo que hacen los números romanos, y el motivo por el que nadie multiplica con ellos. Reutilizar diez cifras a diez veces su valor cuesta una sola idea extra y compra aritmética sobre números de cualquier tamaño.

Los niños lo conocen por etapas, y cada etapa es un paso genuino y no más de lo mismo. Primero viene contar: Contar hasta diez asienta que la última palabra que dices es cuántos hay, y Uno y uno convierte la primera suma en un dibujo en vez de un dato que memorizar. Escribir los números hasta veinte es donde el símbolo escrito y la palabra dicha se emparejan, que es una cantidad sorprendente de trabajo para alguien de cinco años — catorce dice el cuatro primero y lo escribe después.

Júntalos y cuenta: 1 + 1 = 2! Lección completa: Uno y uno
+
Una decena completa y 3 más. Se escribe 13: el 1 cuenta la decena, el 3 el resto. Lección completa: Escribir los números hasta veinte

La comparación llega junto al conteo y no después. Más y menos enseña la comparación emparejando cosas una a una, para que la respuesta no dependa de contar bien. Y los amigos del diez — Parejas que suman cinco, y luego Parejas que suman diez — son el pequeño conjunto de datos en el que se apoya todo lo posterior, porque el diez es el número alrededor del cual está construido el sistema entero.

Empareja cada cuadrado con el de arriba. 2 cuadrados se quedan sin pareja. Lección completa: Más y menos

Ahora tú

104?

4 + ? = 10

105?

5 + ? = 10

¿Cómo pasa un número de diez?

Un número se hace mayor que diez haciendo paquetes: diez unidades hacen una decena, y esa decena se escribe en una columna nueva a la izquierda. Cuenta 8, 9, 10 y a la columna de las unidades se le acaban las cifras, así que vuelve a 0 mientras la columna de las decenas muestra 1. Decenas y unidades dibuja el paquete como una barra de diez cubos, así que 34 son 3 barras y 4 cubos sueltos, y 3 × 10 + 4 = 34. Funciona porque cada columna solo contiene las cifras del 0 al 9, y un décimo elemento siempre se convierte en uno de la columna siguiente. Una columna llena se lleva a la siguiente. Suma 1 a 99: las unidades llegan a diez y se llevan, eso llena las decenas, y también se llevan, así que 99 + 1 = 100. Contar hasta cien repite ese patrón hasta que se hace normal. Para comprobar, reagrupa el número: 100 son diez decenas, y 10 × 10 = 100.

decenasunidades077 unidades soltadas

menos de diez unidades: la cifra de las unidades las cuenta, la cifra de las decenas es 0, y 10 = 1 decena todavía no se alcanza

Suelta diez unidades y luego arrastra el paquete a la columna de las decenas

23
23 es 2 grupos de diez y 3 unidades. Lección completa: Decenas y unidades

Y entonces vuelve a ocurrir, sin cambios. Diez decenas hacen una centena (Centenas), diez centenas hacen un millar (El cubo de mil, que dibuja el millar como un bloque macizo para que el salto desde la centena plana sea algo que se puede ver), y el mismo movimiento repetido tres veces más llega al millón — el tema de Números hasta el millón.

1000
Diez centenas apiladas forman un millar sólido: 10 × 100 = 1000. Lección completa: El cubo del mil
4,250,000the second comma splits millions from thousands
Una segunda coma marca los millones: 4,250,000 se lee cuatro millones doscientos cincuenta mil. Lección completa: Números hasta diez millones
MillonesCentenas de millarDecenas de millarMillaresCentenasDecenasUnidades
4207000

4,207,000 se lee cuatro millones doscientos siete mil. Las comas no son decoración — agrupan las cifras de tres en tres para que la palabra mil y la palabra millón caigan en su sitio cuando lo dices en voz alta.

Los ceros son la parte más difícil y la más importante. Un cero no es "aquí no hay nada"; es "esta columna está vacía, y las columnas a su izquierda siguen donde estaban". Quita los ceros de 4,207,000 y obtienes 427, un número cuatro órdenes de magnitud más pequeño.

Ahora tú

81,511five digits, grouped in threes

En 81,511, ¿qué dígito cuenta las decenas de mil?

672,463six digits, grouped in threes

En 672,463, ¿qué dígito cuenta las decenas de mil?

¿Cómo se redondea un número, y a qué?

Para redondear un número, mira la única cifra justo después del lugar que conservas: 5 o más sube, 4 o menos deja la cifra conservada igual, y toda cifra después del lugar conservado se convierte en cero. Para redondear 2,650 al millar más cercano, conserva el 2 en los millares, mira la cifra de las centenas, 6, y sube a 3,000. Funciona porque 2,650 está entre 2,000 y 3,000, y todo número desde 2,500 en adelante está más cerca de 3,000. El trabajo decide el lugar: la decena más cercana para una suma rápida, una centena o un millar para una cantidad grande. Un 9 que sube se lleva. Redondear 3,960 a la centena más cercana convierte las 9 centenas en diez centenas, que se llevan, así que la respuesta es 4,000. Para comprobar, la respuesta debe ser un múltiplo del lugar que conservaste y no estar a más de medio paso del inicio.

máx 5.45 × 3.25 = 17.7125mín 16.8525L = 5.42W = 3.18área = 17.2356 m² · 5.4 × 3.2 = 17.28

L está en [5.35, 5.45] y W en [3.15, 3.25], así que el área LW = 17.236 está en [16.85, 17.71]: el intervalo de error de un producto es más ancho que el de cada lado

Arrastra ambos lados a sus cotas superiores y compara el área con 5.4 × 3.2

05010047

un valor ≥ el punto medio se redondea hacia arriba y uno < él se redondea hacia abajo, porque el punto medio está a la misma distancia de ambos

Encuentra el número más pequeño que redondea hacia arriba

3,470 a la centena más cercana → la cifra de las decenas es 7 → 3,500. 3,428 a la centena más cercana → la cifra de las decenas es 2 → 3,400.

Redondear a la decena más cercana empieza esto en una recta numérica, donde "subir o bajar" es visiblemente una pregunta sobre qué marca tienes más cerca, y Redondear a la centena y al millar muestra el mismo movimiento deslizándose una columna a la izquierda sin cambiar.

45405047
47 está por encima de la marca de la mitad, 45, y se redondea hacia arriba a 50. Lección completa: Redondear a la decena más cercana
350300400347
347 está por debajo de la marca de la mitad, 350, y se redondea hacia abajo a 300. Lección completa: Redondear a la centena y al millar
Solo decide una cifra. 3,449 se redondea a 3,400 aunque el 49 esté casi en 50, porque "la centena más cercana" pregunta si el número ha pasado la marca media de 3,450, y 3,449 no la ha pasado. Redondear dos veces seguidas — 3,449 a 3,450 y de ahí a 3,500 — es el error clásico, y es un error porque deja votar a una cifra después de que ya la habían redondeado fuera.

¿Cuándo se usan las cifras significativas?

Cuando el tamaño del número no se conoce de antemano. Los decimales se cuentan desde el punto; las cifras significativas, desde la primera cifra distinta de cero, así que conservan la misma proporción de detalle tanto si el número es un millón como una milésima. Cifras significativas deja precisa la regla de conteo, incluidos los ceros iniciales que nunca cuentan y los finales que a veces sí.

00.010.0052
El conteo empieza en el 5, la primera cifra que no es cero — así que 0.0052 tiene dos. Lección completa: Cifras significativas

Una cifra significativa basta para comprobar casi cualquier cálculo antes de fiarte de él — Estimar con una cifra significativa convierte 38 × 512 en 40 × 500 = 20,000 en un segundo, que es todo lo que necesitas para cazar una respuesta que salió como 1,945 o como 194,560. La guía de estimación trata ese hábito con calma.

Redondear también tiene un coste, y el coste se puede enunciar con exactitud. Cotas e intervalos de error muestra que una longitud anotada como 24 cm al centímetro más cercano está en realidad en algún punto de 23.5 ≤ x < 24.5, y Error porcentual convierte ese hueco en una proporción, que es la forma que permite comparar un error en un puente con un error en un tornillo.

1111.51212.51311.5 ≤ x < 12.5
“12 cm, al centímetro más cercano” significa que la longitud real está entre 11.5 y 12.5. Lección completa: Cotas e intervalos de error

Ahora tú

100200135

Redondea 135 a la centena más cercana

400050004671

Redondea 4671 al millar más cercano

¿Qué son los números negativos?

Los números negativos son los números por debajo de cero en la recta numérica, escritos con un signo menos: −3 son tres pasos por debajo de cero, igual que 3 son tres pasos por encima. Una temperatura de 2 grados que baja 5 grados termina en −3, porque 2 − 5 = −3: dos pasos hacia abajo llegan a cero y tres más van por debajo. Siguen las mismas reglas que los números positivos porque están en la misma recta; solo la dirección es nueva. Sumar mueve a la derecha, restar mueve a la izquierda, y el signo te dice en qué lado del cero estás. Los números negativos invierten la comparación. En la recta, −8 queda más a la izquierda que −2, así que −8 es el número menor, aunque 8 sea mayor que 2. Restar un negativo es el otro caso, y mueve a la derecha: 4 − (−2) = 6. Para comprobar, cuenta los pasos en una recta numérica, o trabaja hacia atrás: −3 + 5 = 2.

−20−15−10−505101520posición 6velocidad 3 m/s · tiempo 2 s3 × 2 = 6vt−5 oeste+5 este−4 s (atrás)+4 s (adelante)

este con v, t segundos adelante: posición = v × t > 0, al este del inicio

Ajusta la velocidad a −4 y el tiempo a −3 y encuentra al caminante

Bajo cero los presenta donde ya viven para casi todo el mundo: la temperatura, las plantas de sótano, el dinero que se debe. Ordenar números negativos fija después la única comparación que atrapa a todos — −7 es menor que −3, porque está más abajo, aunque 7 sea más que 3.

−10°−5°0°5°10°
El cero no es el final de la escala. Sigue bajando — ahí viven los negativos. Lección completa: Bajo cero
−10°−5°0°5°10°−7°
−7 cuelga debajo de −2, así que −7 es menor. Mayor significa más arriba, no más grande a la vista. Lección completa: Ordenar números negativos
Leer un número negativo como "un tamaño con un menos pegado" es lo que hace que ordenarlos parezca ir al revés. Léelo en cambio como una posición: −7 está siete escalones por debajo del cero, −3 está tres escalones por debajo, y más bajo es menos. La recta numérica no es un espejo alrededor del cero; es una sola carretera que sigue adelante.

Sumar y restar cruzando el cero

La suma mueve a la derecha y la resta a la izquierda, empieces en el lado del cero que empieces. Sumar y restar cruzando el cero trabaja los cruces: −4 + 7 = 3 son cuatro pasos hasta el cero y tres más allá.

−10°−5°0°5°10°−3°+5
Sumar sigue subiendo: −3 + 5 asciende cruzando el cero y sale en 2. Lección completa: Sumar y restar cruzando el cero

Restar un negativo es el movimiento que necesita un motivo y no una regla, y Restar números negativos da dos. El primero es un patrón: 5 − 1 = 4, 5 − 0 = 5, 5 − (−1) = 6, subiendo de uno en uno sin ningún hueco donde cambia el signo. El segundo es significado: quitarte una deuda de tres te deja tres mejor, así que 5 − (−3) = 8.

5 − ?231405−16−27
Así que 5 − (−1) = 6 y 5 − (−2) = 7. Restar un negativo lo suma. Lección completa: Restar números negativos

Valor absoluto es la herramienta para las veces en que solo importa la distancia. |−7| = 7 — cómo de lejos del cero, no hacia dónde — y es lo que permite escribir una tolerancia una vez en lugar de dos.

Por qué dos negativos multiplicados dan positivo

Porque multiplicar por un negativo invierte la dirección, e invertir dos veces te deja mirando hacia delante. Multiplicar y dividir números negativos enseña el mismo argumento como un patrón que se niega a romperse:

× (−2)3−62−41−200−12−24
Así que −1 × −2 es 2, y −2 × −2 es 4. Dos negativos multiplicados dan un positivo. Lección completa: Multiplicar y dividir números negativos

3 × (−2) = −6, 2 × (−2) = −4, 1 × (−2) = −2, 0 × (−2) = 0. Cada respuesta está 2 por encima de la anterior. Mantener esa subida constante da (−1) × (−2) = 2.

Esto no es una convención elegida por pulcritud. Si (−1) × (−2) fuera −2, la multiplicación dejaría de distribuirse sobre la suma, y el resto de la aritmética se vendría abajo. La regla está forzada por querer que las demás reglas sigan funcionando, que es el motivo habitual por el que una regla de signos es la que es.

¿Cómo se resuelve un problema con números enteros sin álgebra?

Muchos problemas verbales con números enteros tienen una forma conocida, y cada forma tiene un método que funciona sin letras para las incógnitas. Cada método es también una ecuación disfrazada, lo que Formar ecuaciones muestra escribiendo el mismo tipo de problema con una letra. Seis formas cubren la mayoría: huecos e intervalos, suposición, exceso y defecto, un recipiente pesado dos veces, trabajar hacia atrás, y eliminación. La primera son los huecos e intervalos. Una valla de 60 m de largo con un poste cada 4 m, de un extremo al otro, tiene 60 ÷ 4 = 15 huecos, y un poste más que huecos, así que 16 postes. Cuenta primero los huecos, porque los huecos son lo que divide la medida. Un reloj que tarda 4 segundos en dar las 3 tiene 2 huecos entre sus 3 campanadas, así que cada hueco dura 2 segundos, y dar las 7, con 6 huecos, tarda 12 segundos.

La suposición trata dos tipos de cosas mezcladas. Una granja tiene 20 gallinas y conejos con 56 patas entre todos. Supón que las 20 fueran gallinas: eso son 40 patas, 16 de menos. Cada conejo que sustituye a una gallina añade 2 patas, así que hay 16 ÷ 2 = 8 conejos y 12 gallinas. Compruébalo: 8 × 4 + 12 × 2 = 32 + 24 = 56. El exceso y el defecto compara dos maneras de repartir. Dar a cada niño 4 lápices deja 10 de sobra, y darle 6 falta por 6. La segunda manera necesita 10 + 6 = 16 lápices más que la primera, y cada niño recibe 2 más, así que hay 16 ÷ 2 = 8 niños y 4 × 8 + 10 = 42 lápices. Comprueba: 6 × 8 = 48, que es 6 más que 42.

Un recipiente pesado dos veces da el contenido por resta. Un tarro lleno de arroz pesa 1500 g, y medio lleno pesa 900 g. La diferencia, 600 g, es la mitad del arroz, así que la cantidad total de arroz es 1200 g y el tarro vacío pesa 1500 − 1200 = 300 g. Trabajar hacia atrás deshace cada paso en orden inverso. Alguien tomó la mitad de una pila de cartas y 3 más, y quedaron 9. Antes de tomar esas 3 más había 9 + 3 = 12, y esos 12 eran la mitad que quedaba, así que la pila empezó con 24. Comprueba hacia adelante: la mitad de 24 es 12, y se tomaron 12 + 3 = 15, quedando 24 − 15 = 9. Multiplicar y dividir se deshacen entre sí es la idea de fondo.

La eliminación compara dos listas de compra que comparten un artículo. Dos bolígrafos y tres reglas cuestan 13 dólares, y dos bolígrafos y una regla cuestan 9 dólares. Los bolígrafos son los mismos en ambas, así que la diferencia de 4 dólares es el precio de dos reglas, y una regla cuesta 2 dólares. Entonces dos bolígrafos cuestan 9 − 2 = 7 dólares, así que un bolígrafo cuesta 3 dólares con 50 centavos. Cuando ningún artículo coincide, multiplica primero una lista para que coincida: Simultáneas por eliminación muestra cómo. Un resto hay que leerlo en su situación, como enseña Los restos: 38 personas en taxis de 4 plazas necesitan 10 taxis, no 9.5 ni 9, porque las 2 personas que sobran también necesitan viajar.

38 = 4 × 9 + 29bolsas llenas2resto

38 = 4 × 9 + 2: 9 bolsas llenas y sobran 2, menos de 4, así que otra bolsa todavía necesita 2: 2 + 2 = 4

Añade elementos de uno en uno hasta que el resto se reinicie

Ahora tú

2x14both sides − y

x + y = 11 y x − y = 3. Resuelve para x e y.

2x14both sides − y

x + y = 10 y x − y = 4. Resuelve para x e y.

2x12both sides − y

x + y = 10 y x − y = 2. Resuelve para x e y.

Los cuatro errores que conviene nombrar

Ahora tú

−16 ÷ −4dividing asks which factor is missing? × −4 = −16

−16 ÷ −4

−24 ÷ −6dividing asks which factor is missing? × −6 = −24

−24 ÷ −6

Adónde lleva esto

El valor posicional es el cimiento sobre el que se sostienen los métodos escritos: las llevadas y los préstamos son valor posicional en movimiento, y se trabajan en la guía de métodos aritméticos mentales y escritos (en inglés). Extender las columnas a la derecha de las unidades, en vez de a la izquierda, da décimas y centésimas — el tema de la guía de decimales y de la escalera más completa de decimales, porcentajes e interés (en inglés). Y preguntar qué enteros dividen a cuáles lleva a factores, múltiplos y primos (en inglés).

Tu turno

Tres para practicar: toca tu respuesta.

¿Cuánto vale el 7 en 3,742?

Redondea 4,861 a la centena más cercana.

¿Cuál es el más grande?

Preguntas y respuestas

¿Qué es el valor posicional?
El valor posicional es la regla de que lo que vale una cifra depende de dónde está. En 3,507 el 3 significa tres mil, el 5 significa quinientos y el 7 son siete unidades. Cada columna hacia la izquierda vale diez veces su vecina, y por eso con diez cifras basta para escribir todo número entero que haga falta jamás - la posición lleva el tamaño, y la cifra solo lleva la cuenta.
¿Cómo se redondea un número a la centena más cercana?
Mira la cifra de las decenas. Cinco o más sube la cifra de las centenas; cuatro o menos la deja en paz. Todo lo que queda a la derecha se convierte en cero. Así, 3,470 se redondea a 3,500 y 3,428 se redondea a 3,400. Solo la cifra inmediatamente posterior al lugar que conservas toma la decisión - las cifras de más allá no pueden ganarle la votación, por grandes que parezcan.
¿Cuál es la diferencia entre decimales y cifras significativas?
Los decimales se cuentan desde el punto; las cifras significativas, desde la primera cifra distinta de cero. 0.00427 tiene detalle para cinco decimales pero solo tres cifras significativas. Las cifras significativas viajan mejor entre tamaños: 4.27 millones y 0.00427 están ambos expresados con tres cifras significativas, y los dos conservan la misma proporción de precisión, que es lo que suele necesitar una medida.
¿Por qué restar un número negativo agranda la respuesta?
Porque restar significa quitar, y quitar una deuda te deja mejor de lo que estabas. En la recta numérica, restar mueve hacia la izquierda y un signo negativo invierte la dirección, así que restar menos tres mueve tres a la derecha: 5 - (-3) = 8. La misma respuesta llega por el patrón 5 - 1, 5 - 0, 5 - (-1), que sube 4, 5, 6 sin ningún salto.
¿Por qué dos números negativos multiplicados dan positivo?
Porque multiplicar por un negativo invierte la dirección, e invertir dos veces te deja mirando como al principio. Observa el patrón en 3 x (-2) = -6, 2 x (-2) = -4, 1 x (-2) = -2, 0 x (-2) = 0: cada paso sube la respuesta en 2. Continuar esa misma subida constante más allá del cero da (-1) x (-2) = 2.
¿Qué significa el valor absoluto de un número?
Es la distancia hasta el cero, con la dirección tirada a la basura. El valor absoluto de -7 es 7 y el valor absoluto de 7 también es 7, escrito |-7| = 7. Responde a 'cómo de lejos', no a 'hacia dónde'. Por eso aparece en el trabajo con errores y tolerancias, donde quedarse tres por debajo y pasarse tres son igual de incorrectos.
Mr. Chalk