The Rubik’s cube and GeoGebra: a visual exploration of permutation groups

Authors

DOI:

https://doi.org/10.23925/2237-9657.2024.v13i3p027-044

Keywords:

Rubik's cube, Group Theory, Permutation Groups, GeoGebra

Abstract

This article aims to use the construction of the Rubik’s Cube in GeoGebra as a primary tool for visualization and manipulation in the teaching of permutation groups in Abstract Algebra. We bring a brief discussion about the concept of group, aspects of the Rubik's cube, the Rubik’s group as a group of permutations and possibilities for its exploration in GeoGebra. Based on this study, we recognize the potential to delve into permutation groups in Abstract Algebra through a visual interface that associates their properties with a tangible and manipulable object. Additionally, there is the potential for simulating their movements using Dynamic Geometry software, such as GeoGebra.

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Author Biographies

Renata Teófilo de Sousa, Secretaria de Educação do Estado do Ceará (SEDUC/CE)

Doutoranda em Ensino pelo Programa de Pós-graduação Rede Nordeste de Ensino (RENOEN, polo IFCE). Mestra em Ensino de Ciências e Matemática pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará – IFCE campus Fortaleza. Especialista em Ensino de Matemática (UVA), Qualificação em Ensino de Matemática no Estado do Ceará (UFC), Didática e Metodologias Ativas na aprendizagem e MBA em Gestão Escolar (UniAmérica). Professora da Secretaria de Educação Básica do Estado do Ceará.

Francisco Régis Vieira Alves, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará

Doutor em Educação pela Universidade Federal do Ceará, Bolsista de produtividade do CNPq – PQ2. Professor permanente do Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências e Matemática do IFCE, Professor permanente do Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências e Matemática da Universidade Federal do Ceará. Professor permanente do Programa de Pós-Graduação do Mestrado Profissional em Educação profissional tecnológica. Professor titular do IFCE – departamento de Matemática e Física. Coordenador acadêmico do Doutorado em rede RENOEN, polo IFCE. Líder do Grupo de Pesquisa CNPQ Ensino de Ciências e Matemática.

Ana Paula Florêncio Aires, Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro – UTAD

Doutorado em Educação Matemática, com especialização em Didática da Matemática pela Universidade de Salamanca. Membro do Centro de Investigação Didática e Tecnologia na Formação de Formadores - CIDTFF- (Universidade de Aveiro). Professora Auxiliar no Departamento de Matemática da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro (UTAD). Interesses de pesquisa incluem as linhas: Didática da Matemática; História do ensino da Matemática; História da Matemática; Práticas Profissionais Docentes; TIC no ensino da Matemática e Formação de Professores; Teoria dos números.

References

Bandelow, C. (1982). Inside Rubik’s cube and beyond. Birkhäuser Boston.

Carter, N. C. (2009). Visual Group Theory. Bentley University.

Chen, J. (2004). Group Theory and the Rubik’s Cube. (Lecture notes). Texas State Honors Summer Math Camp.

Davvaz, B. (2021). Groups and Symmetry: theory and applications. Springer. https://doi.org/10.1007/978-981-16-6108-2

Garcia, A., & Lequain, Y. (2002). Elementos de Álgebra. Projeto Euclides. IMPA.

Gonçalves, A. (1995). Introdução à Álgebra. Projeto Euclides. IMPA.

Joyner, W. D. (1997). Mathematics of the Rubik’s cube. Faculty of Physics, University of Warsaw.

Joyner, W. D. (2008). Adventures in Grout Theory: Rubik’s Cube, Merlin’s Machine, and other Mathematical Toys. The Johns Hopkins University Press.

Travis, M. (2007). The Mathematics of the Rubik's Cube. University of Chicago.

Schültzer, W. (2005). Aprendendo Álgebra com o Cubo Mágico. V Semana da Matemática da UFU. UFSCar.

Sousa, R. T, Alves, F. R. V., & Aires, A. P. (2023). Categorias de Raciocínio Intuitivo no ensino de parábolas: Uma prática estruturada em Engenharia Didática. International Electronic Journal of Mathematics Education, 18 (4), em0746. https://doi.org/10.29333/iejme/13514

Sousa, R. T, Alves, F. R. V., & Aires, A. P. (2024). O GeoGebra no ensino de Álgebra Abstrata: uma abordagem dos grupos diedrais via Engenharia Didática. Ciência & Educação (Bauru), 30, e24030. https://doi.org/10.1590/1516-731320240030

Vágová, R., & Kmetová, M. (2018). The Role of Visualisation in Solid Geometry Problem Solving. Proceedings of 17th Conference on Applied Mathematics, Bratislava, pp. 1054-1064.

Warusfel, A. (1981). Réussir le Rubik’s cube. Éditions Denöel.

Wussing, H. (1984). The Genesis of the Abstract Group Concept. Dover Books on Mathematics.

Zazkis, R; Dubinsky, E., & Dautermann, J. (1996). Coordinating visual and analytic strategies: a study of students’ understanding of the Group D4. Journal for Research in Mathematics Education, 27(4), 435-457. https://www.jstor.org/stable/749876

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Published

2024-11-18

How to Cite

Sousa, R. T. de, Alves, F. R. V., & Aires, A. P. F. (2024). The Rubik’s cube and GeoGebra: a visual exploration of permutation groups. Journal of the GeoGebra International Institute of São Paulo, 13(3), 027–044. https://doi.org/10.23925/2237-9657.2024.v13i3p027-044