El uso de figuras relacionadas con la integral compleja y al teorema integral de Cauchy en libros de texto universitarios de variable compleja utilizados en España
DOI:
https://doi.org/10.23925/1983-3156.2024v26i3p303-326Palabras clave:
Modelo epistemológico de referencia, Análisis del contenido de libros de texto, Figuras, Transposición didáctica, Variable complejaResumen
Este estudio aborda una cuestión sobre las semejanzas y diferencias entre obras matemáticas originales de análisis complejo y libros de texto contemporáneos, en relación con el uso de figuras (concebidas como dibujos bidimensionales) para abordar conceptos en esta rama de las matemáticas. Para responder a esta pregunta, analizamos los cuatro principales libros de texto referenciados en las guías docentes de todas las universidades públicas españolas que imparten la licenciatura en matemáticas. En concreto, presentamos cómo estos cuatro libros de texto estructuran al concepto de integral compleja y demuestran el teorema integral de Cauchy. Para llevar a cabo nuestro análisis, recuperamos un modelo epistemológico de referencia que describe cómo sujetos históricos utilizaron figuras para desarrollar la variable compleja desde el primer cuarto del siglo XIX hasta la primera mitad del siglo XX. En el estudio se muestra que los cuatro libros de texto estructuran estos conceptos de tal manera que se relacionen con las formas más contemporáneas en las que fueron atendidos en su desarrollo histórico. Aunque no estamos en contra de estructurar el contenido de libros de texto de esta manera, argumentaremos cómo el modelo epistemológico de referencia puede ser servir como una alternativa epistemológica para la elaboración de material didáctico que tome en consideración un desarrollo histórico de la variable compleja.
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Ahlfors, L. (1979). Complex Analysis. An introduction to the theory of analytic functions of one complex variable. McGraw-Hill.
Bak, J., & Popvassilev, S. (2017). The Evolution of Cauchy’s Closed Curve Theorem and Newman’s Simple Proof. The American Mathematical Monthly, 124(3), 217–231. https://doi.org/10.4169/amer.math.monthly.124.3.217
Bosch, M., & Gascón, J. (2006). Twenty-five years of the didactic transposition. ICMI bulletin, 58(58), 51–65.
Bottazzini, U., & Gray, J. (2013). Hidden Harmony –Geometric Fantasies. The Rise of Complex Function Theory. Springer.
Cantoral, R. (2020). Socioepistemology in mathematics education. In Encyclopedia of mathematics education (pp. 790–797). Cham: Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-030-15789-0_100041
Cantoral, R., & Farfán, R. (2004). La sensibilité à la contradiction: logarithmes de nombres négatifs et origine de la variable complexe. Recherches en Didactique des mathématiques, 24(2-3), 137–168.
Cauchy, A. (1825). Mémoire sur les intégrales définies, prises entre des limites imaginaires. Bure frères.
Clark, C.M. (2019). History and pedagogy of mathematics in mathematics education: History of the field, the potential of current examples, and directions for the future. In U.T. Jankvist, M. Van den Heuvel-Panhuizen, & M. Veldhuis, (Eds.), Proceedings of the Eleventh Congress of the European Society for Research in Mathematics Education (pp. 29–55). Freudenthal Group & Freudenthal Institute, Utrecht University and ERME.
Conway, J. (1973). Functions of one complex variable. Springer.
D’Azevedo-Breda, A., & Dos Santos, J. (2021). Learning complex functions with GeoGebra. Revista de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, 45(177), 1262– 1276. https://doi.org/10.18257/raccefyn.1504
Danenhower, P. (2000). Teaching and learning complex analysis at two British Columbia Universities [Doctoral dissertation, Simon Fraser University]. https://www.collectionscanada.gc.ca/obj/s4/f2/dsk1/tape3/PQDD_0008/NQ61636.pdf
Dittman, M., Soto-Johnson, H., Dickinson, S., & Harr, T. (2016). Game building with complex-valued functions. Primus, 27(8-9), 869–879. https://doi.org/10.1080/10511970.2016.1234527
Dixon, J. D. (1971). A brief proof of Cauchy’s integral theorem. Proceedings of the American Mathematical Society, 29(3), 625–626.
Fan, L. (2013). Textbook research as scientific research: towards a common ground on issues and methods of research on mathematics textbooks. ZDM Mathematics Education, 45, 765–777. https://doi.org/10.1007/s11858-013-0530-6
Fan, L., Zhu, Y., & Miao, Z. (2013). Textbook research in mathematics education: development status and directions. ZDM Mathematics Education, 45, 633–646. https://doi.org/10.1007/s11858-013-0539-x
Garcia, S., & Ross, W. (2017). Approaching Cauchy’s Theorem. PRIMUS, 27(8-9), 758–765. https://doi.org/10.1080/10511970.2016.1234525
Gascón, J. (2014). Los modelos epistemológicos de referencia como instrumentos de emancipación de la didáctica y la historia de las matemáticas. Educación Matemática, 25 años, 99–123.
Gómez, B. (2011). El análisis de manuales y la identificación de problemas de investigación en Didáctica de las Matemáticas. PNA, 5(2), 49–65. https://doi.org/10.30827/pna.v5i2.6157
Goursat, E. (1884). Démonstration du théoréme de Cauchy: Extrait d’une lettre adressée à M. Hermite. Acta Mathematica, 4, 197–200. https://doi.org/10.1007/BF02418419
Grattan-Guinness, I. (2004). History or Heritage? An Important Disctinction in Mathematicsa and for Mathematics Education. The American Mathematical Monthly, 111 (1), 1–12. https://doi.org/10.1080/00029890.2004.11920041
Gray, J. (2000). Goursat, Pringsheim, Walsh, and the Cauchy integral theorem. The Mathematical Intelligencer, 22(4), 60–66. https://doi.org/10.1007/BF03026773
Hanke, E. (2022). Aspects and images of complex path integrals [Doctoral thesis, University of Bremen]. https://doi.org/10.26092/elib/1964
Larivière, G. (2014). On Cauchy’s Rigorization of Complex Analysis [Master’s thesis, Simon Fraser University]. https://summit.sfu.ca/item/17300
Manning, K. (1975). The emergence of the Weierstrassian approach to complex analysis. Archive for History of Exact Sciences, 14(4), 297–383. https://doi.org/10.1007/BF00327297
Marsden, J., & Hoffman, M. (1999). Basic complex analysis. W. H. Freeman.
Nemirovsky, R., Rasmussen, C., Sweeney, G., & Wawro, M. (2012). When the Classroom Floor Becomes the Complex Plane: Addition and Multiplication as Ways of Bodily Navigation. Journal of the Learning Sciences, 21(2), 287–323. https://doi.org/10.1080/10508406.2011.611445
Oehrtman, M., Soto-Johnson, H. & Hancock, B. (2019). Experts’ Construction of Mathematical Meaning for Derivatives and Integrals of Complex-Valued Functions. Int. J. Res. Undergrad. Math. Ed., 5(3), 394–423. https://doi.org/10.1007/s40753-019-00092-7
Panaoura, A., Elia, I., Gagatsis, A., & Giatilis, G.P. (2006). Geometric and algebraic approaches in the concept of complex numbers. International Journal of Mathematical Education in Science and Technology, 37(6), 681–706. https://doi.org/10.1080/00207390600712281
Piña-Aguirre, J. G., & Farfán, R. (2022). Sobre los procesos de demostración y el contexto de producción de la memoria Sur les Intégrales Définies de Augustin-Louis Cauchy. Revista De História Da Educação Matemática, 8, 1–22.
Piña-Aguirre, J. G., & Farfán, R. (2023). What enabled the production of mathematical knowledge in complex analysis?. International Electronic Journal of Mathematics Education, 18(2), em0734. https://doi.org/10.29333/iejme/12996
Ponce, J.C. (2019). The use of phase portraits to visualize and investigate iso-lated singular points of complex functions. International Journal of Mathematical Educationin Science and Technology, 50(7), 999–1010. https://doi.org/10.1080/0020739X.2019.1656829
Pringsheim, A. (1903). Der Cauchy-Goursat’sche Integralsatz und seine Übertragung auf reelle Kurven-lntegrale. Sitzungsberichte der math-phys. Classe der Königliche Akademie der Wissenschaften zu München, 33, 673–682.
Rudin, W. (1987). Real and complex analysis. McGraw-Hill.
Schubring, G., & Fan, L. (2018). Recent advances in mathematics textbook research and development: an overview. ZDM Mathematics Education, 50, 765–771. https://doi.org/10.1007/s11858-018-0979-4
Scott, J. (1990). A matter of record, documentary sources in social research. Polity Press.
Smithies, F. (1997). Cauchy and the creation of complex function theory. Cambridge University press. https://doi.org/10.1017/CBO9780511551697
Soto-Johnson, H., & Hancock, B. (2019). Research to Practice: Developing the Amplitwist Concept. PRIMUS, 29(5), 421–440. https://doi.org/10.1080/10511970.2018.1477889
Soto-Johnson, H., & Oehrtman, M. (2022). Undergraduates’ Exploration of contour integration: What is accumulated? The Journal of Mathematical Behavior, 66, 100963. https://doi.org/10.1016/j.jmathb.2022.100963
Spivak, M. (1994). Calculus. Publish or Perish.
Troup, J., Soto, H. & Kemp, A. (2023). Developing Geometric Reasoning of the Relationship of the Cauchy Riemann Equations and Differentiation. Int. J. Res. Undergrad. Math. Ed. Advanced online publication. https://doi.org/10.1007/s40753-023-00223-1
Van Dormolen, J. (1986). Textual analysis. In B. Christiansen, A. G. Howson & M. Otte (Eds.), Perspectives on Mathematics Education (pp. 141–171). Reidel. https://doi.org/10.1007/978-94-009-4504-3_4
Zill, D., & Shanaha, P. (2013). A first course in complex analysis with applications. Jones and Bartlett Publishers
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