A formação de professores de matemática no contexto da resolução de problemas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

O desenvolvimento de projeto como instrumento de ensino de matemática

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Origami: o uso como instrumento alternativo no ensino da geometria

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

A matemática financeira e a estatística como ferramentas para uma gestão financeira consciente

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UNIVERSALITY OF RANDOM GRAPHS

We prove that asymptotically (as n -> infinity) almost all graphs with n vertices and C(d)n(2-1/2d) log(1/d) n edges are universal with respect to the family of all graphs with maximum degree bounded by d. Moreover, we provide an efficient deterministic embedding algorithm for finding copies of bounded degree graphs in graphs satisfying certain pseudorandom properties. We also prove a counterpart result for random bipartite graphs, where the threshold number of edges is even smaller but the embedding is randomized.

Comparing skew Schur functions: a quasisymmetric perspective

Reiner, Shaw and van Willigenburg showed that if two skew Schur functions sA and sB are equal, then the skew shapes $A$ and $B$ must have the same "row overlap partitions." Here we show that these row overlap equalities are also implied by a much weaker condition than Schur equality: that sA and sB have the same support when expanded in the fundamental quasisymmetric basis F. Surprisingly, there is significant evidence supporting a conjecture that the converse is also true. In fact, we work in terms of inequalities, showing that if the F-support of sA contains that of sB, then the row overlap partitions of A are dominated by those of B, and again conjecture that the converse also holds. Our evidence in favor of these conjectures includes their consistency with a complete determination of all F-support containment relations for F-multiplicity-free skew Schur functions. We conclude with a consideration of how some other quasisymmetric bases fit into our framework.

Applications of finite geometries to designs and codes

This dissertation concerns the intersection of three areas of discrete mathematics: finite geometries, design theory, and coding theory. The central theme is the power of finite geometry designs, which are constructed from the points and t-dimensional subspaces of a projective or affine geometry. We use these designs to construct and analyze combinatorial objects which inherit their best properties from these geometric structures. A central question in the study of finite geometry designs is Hamada’s conjecture, which proposes that finite geometry designs are the unique designs with minimum p-rank among all designs with the same parameters. In this dissertation, we will examine several questions related to Hamada’s conjecture, including the existence of counterexamples. We will also study the applicability of certain decoding methods to known counterexamples. We begin by constructing an infinite family of counterexamples to Hamada’s conjecture. These designs are the first infinite class of counterexamples for the affine case of Hamada’s conjecture. We further demonstrate how these designs, along with the projective polarity designs of Jungnickel and Tonchev, admit majority-logic decoding schemes. The codes obtained from these polarity designs attain error-correcting performance which is, in certain cases, equal to that of the finite geometry designs from which they are derived. This further demonstrates the highly geometric structure maintained by these designs. Finite geometries also help us construct several types of quantum error-correcting codes. We use relatives of finite geometry designs to construct infinite families of q-ary quantum stabilizer codes. We also construct entanglement-assisted quantum error-correcting codes (EAQECCs) which admit a particularly efficient and effective error-correcting scheme, while also providing the first general method for constructing these quantum codes with known parameters and desirable properties. Finite geometry designs are used to give exceptional examples of these codes.

Minimal strong digraphs

We introduce adequate concepts of expansion of a digraph to obtain a sequential construction of minimal strong digraphs. We obtain a characterization of the class of minimal strong digraphs whose expansion preserves the property of minimality. We prove that every minimal strong digraph of order nmayor que=2 is the expansion of a minimal strong digraph of order n-1 and we give sequentially generative procedures for the constructive characterization of the classes of minimal strong digraphs. Finally we describe algorithms to compute unlabeled minimal strong digraphs and their isospectral classes.

Design and implementation of a mathematical videogame

This paper presents videogames as a very useful tool in high studies with respect to mathematical matters. It describes the implementation of a videogame developed by its authors which makes it possible for students to reinforce mathematical concepts in a motivating environment. With this work we intend to contribute to the process of engaging a bigger number of university teaching professionals and researchers in the use of serious games and the study of their theoretical frameworks, design, development and application of scientific education. With this idea the authors of the present paper have created and developed the videogame “The Math Castle” which consists in a series of tests through which various aspects of Mathematics are dealt with, especially in the areas of Discrete Mathematics, which due to its nature can be particularly well adapted to this kind of activity, Analysis or Geometry. In this paper there lies a complete description of the game developed and the results obtained with it.

Approximation algorithms

Increasing global competition, rapidly changing markets, and greater consumer awareness have altered the way in which corporations do business. To become more efficient, many industries have sought to model some operational aspects by gigantic optimization problems. It is not atypical to encounter models that capture 106 separate “yes” or “no” decisions to be made. Although one could, in principle, try all 2106 possible solutions to find the optimal one, such a method would be impractically slow. Unfortunately, for most of these models, no algorithms are known that find optimal solutions with reasonable computation times. Typically, industry must rely on solutions of unguaranteed quality that are constructed in an ad hoc manner. Fortunately, for some of these models there are good approximation algorithms: algorithms that produce solutions quickly that are provably close to optimal. Over the past 6 years, there has been a sequence of major breakthroughs in our understanding of the design of approximation algorithms and of limits to obtaining such performance guarantees; this area has been one of the most flourishing areas of discrete mathematics and theoretical computer science.

Conocimiento de matemáticas y la competencia de reconocer el desarrollo del razonamiento up and down en los estudiantes

El objetivo de este estudio es aportar información sobre el papel que desempeña el conocimiento de matemáticas de los estudiantes para maestro (EPM) cuando piensan en el aprendizaje de las matemáticas de los estudiantes de primaria. Nuestro estudio se centra en el razonamiento up and down que es una de las componentes que facilitan el desarrollo del razonamiento proporcional. 92 EPM resolvieron una tarea en la que tenían que interpretar las respuestas de estudiantes de educación primaria a un problema que implicaba el razonamiento up and down. Identificamos tres perfiles de EPM caracterizados por la relación entre el conocimiento de matemáticas y la competencia de reconocer el desarrollo del razonamiento up and down en los estudiantes.

¿Cómo estudiantes para profesor de matemáticas comprenden el aprendizaje del límite de una función?

En este estudio presentamos una investigación que tiene como objetivo generar información sobre cómo estudiantes para profesor de educación secundaria (EPS) comprenden el proceso de aprendizaje de las matemáticas. El contexto que hemos utilizado es la actividad de anticipar respuestas de los estudiantes de Bachillerato que reflejen diferentes niveles de desarrollo conceptual de la comprensión del concepto de límite de una función, como una actividad relevante vinculada a la competencia docente. Los resultados muestran dos formas distintas de considerar la comprensión del concepto de límite por parte de los EPS que tienen implicación sobre cómo anticipan las respuestas de los estudiantes y sobre las características de los problemas que plantean para apoyar el aprendizaje de la concepción dinámica de límite de los estudiantes.

Perspectivas de estudiantes para profesores sobre el papel de la tecnología para apoyar el aprendizaje matemático de los estudiantes

El objetivo de esta investigación es caracterizar perspectivas de estudiantes para profesores de educación secundaria (EPS) sobre el papel que puede desempeñar la tecnología para apoyar el aprendizaje matemático de los estudiantes. Los datos proceden de la planificación de una lección basada en la resolución de problemas mediante el uso de tecnología. Las perspectivas de los estudiantes para profesor se situaron a lo largo de un continuo considerando la relación entre: (i) lo que se pretendía con el uso de recursos tecnológicos y (ii) la naturaleza de la actividad matemática generada. La relación entre ambos aspectos ayuda a reconocer el papel que pueden desempeñar las perspectivas de los estudiantes para profesor cuando están aprendiendo a integrar la tecnología en la enseñanza de la resolución de problemas.

¿Cómo dar sentido a las situaciones de enseñanza-aprendizaje de las Matemáticas? Algunos aspectos de la competencia docente del profesor

La idea de competencia docente del profesor puede ser entendida como el ser capaz de usar el conocimiento de manera pertinente en el desarrollo de las tareas profesionales vinculadas a la enseñanza de las matemáticas. Un aspecto de la competencia docente es “mirar de manera profesional” la enseñanza de las matemáticas. Mirar de manera profesional debe ser entendido como poder identificar lo que es relevante para el aprendizaje de las matemáticas de los estudiantes e interpretarlo para fundamentar la toma de decisiones de acción según los objetivos planteados. Se presentan características de dos situaciones en las que es posible identificar rasgos de esta competencia: reconocer la legitimidad de las respuestas de los alumnos a algunas tareas matemáticas cuando éstas no reflejan un procedimiento estándar, y reconocer la progresión en la comprensión de los estudiantes de alguna idea matemática.

Projeto – sustentabilidade e matemática

A disciplina matemática e o tema sustentabilidade podem ser muito bem trabalhados pelos docentes da área de exatas. Pois, saber quantificar, calcular e associar o consumo e o impacto ambiental através de dados numéricos é uma possibilidade que pode ser desenvolvida em sala de aula. Saber interpretar e construir gráficos de colunas são outras competências e habilidades presentes na ciência da matemática. Compreender conceitos, estratégias e situações matemáticas numéricas para aplicá-los a situações diversas no contexto das ciências, da tecnologia e da atividade cotidiana se faz necessário. E também, reconhecer, pela leitura de textos apropriados, a importância da Matemática na elaboração de proposta de intervenção solidária na realidade. Dessa forma, conhecer o ambiente em que vivemos, verificar a influência do homem na Natureza e quais ações deverão ser tomadas pensando nas futuras gerações é um despertar para o consumo consciente. O que acarreta como possibilidade o retorno à natureza de recursos utilizados de maneira correta. Conhecer uma conta de luz detalhada, aprender a calcular o consumo mensal de Kwh e diminuir o consumo de energia elétrica através da mudança de hábitos são exemplos cotidianos em que a matemática se faz presente. Relacionar a matemática ao estudo do meio ambiente proporciona através dos números mensurar os prejuízos e projetar soluções, torna a aprendizagem construtiva, podendo se constituir num comportamento cotidiano ou numa ação educativa para formar uma consciência ecológica dentro de indicadores reais. A aprendizagem se torna significativa quando relacionada ao cotidiano do aluno no sentido de mostrar o meio ambiente a que estão inseridos para que possam ser agentes transformadores, através da mudança de hábitos e principalmente desenvolvendo suas habilidades matemáticas. Sendo assim, o processo de ensino aprendizagem matemática-meio ambiente é realizado no sentido de oportunizar o conhecimento do mundo e domínio da natureza, com base nas linguagens matemáticas, criando-se condições de melhorar a capacidade de agir na sociedade, assumindo ações permanentes concentradas em um desenvolvimento sustentável para a continuidade da vida na Terra. Nesse diapasão, é possível desenvolver trabalhos pedagógicos “na trilha da matemática: do raciocínio ao meio-ambiente”. A resolução de situações problemas e assuntos referentes ao meio ambiente fazem com que os alunos tomem os cuidados necessários para com o meio ambiente, aos recursos por ele oferecidos e as consequências das ações errôneas causadas pelo homem.