miércoles, 4 de febrero de 2026

Aritmética con números romanos

En matemáticas, la relación entre forma y contenido es una danza simbiótica  entre el lenguaje simbólico y el significado conceptual. La forma se refiere al formalismo, la sintaxis y las reglas estructurales (como la notación numérica), mientras que el contenido representa las ideas, las estructuras lógicas y las realidades abstractas que esos símbolos intentan describir. La forma da rigor, sin una estructura formal precisa, las ideas matemáticas serían ambiguas y difíciles de comunicar o verificar. El contenido ofrece propósito, un conjunto de símbolos sin una interpretación lógica o aplicaciones espaciales/numéricas sería un juego vacío de reglas. Con frecuencia, un cambio en la forma revela nuevas facetas del contenido, permitiendo resolver problemas que antes parecían imposibles. 

La comparación entre la notación indo-arábiga y la romana es el ejemplo perfecto de cómo la forma condiciona drásticamente la manejabilidad del contenido. Mientras que el contenido (el valor numérico en sí) permanece inmutable, la estructura formal de cada sistema determina qué tan lejos puede llegar el pensamiento matemático. Recordemos los procedimientos que utilizamos para realizar las 4 operaciones aritméticas básicas y comparémoslos con los procedimientos que se describen más adelante. Los números son los mismos en uno y otro sistema, lo que es diferente es la simbología con la que los denotamos.

La siguiente reflexión de uno de los matemáticos más importantes de todos los tiempo, refleja el propósito de esta publicación. 

 "Fue la India la que nos brindó el ingenioso método de expresar todos los números mediante diez símbolos, cada uno de los cuales recibía un valor de posición, así como un valor absoluto; una idea profunda e importante que ahora nos parece tan simple que ignoramos su verdadero mérito. Pero su misma simplicidad y la gran facilidad que ha proporcionado a los cálculos colocan nuestra aritmética en el primer puesto de los inventos útiles; y apreciaremos aún más la grandeza de este logro cuando recordemos que escapó al genio de Arquímedes y Apolonio, dos de los hombres más grandes de la antigüedad."

 Pierre-Simon Laplace (1749-1827)


La nomenclatura numérica romana.


Aunque generalmente la escritura numérica en notación romana es conocida, comenzaremos por recordarla. Básicamente es un sistema de notación numérica alfabético no posicional. Los valores asignados a ciertas letras son los siguientes:  

$$I=1, \,V=5, \, X=10, \, L=50, \,C=100, \,D=500 \; \text{ y } \;M=100.$$

Los romanos no tenía símbolos para números mayores que 100, aunque en épocas más recientes se comenzó a utilizar una barra encima para denotar la cantidad representada por la letra multiplicada por 1000, por ejemplo $$\overline{V}= 5\,000.\; \overline{X}= 10\,000 \; \text{ y } \;\overline{C}= 100\,000. $$

La notación de cada número se regía por las siguiente reglas:

  1. Si se escribe un número menor delante de otro mayor, significa que el segundo se le está restando el primero. Por ejemplo, XL=40, es decir 50-10=40.
  2. Por el contrario si se escribe un numero mayor seguido de un número menor, se entiende que se están sumando. Por ejemplo, LX=60, es decir 50+10=60.
  3. Símbolos iguales se pueden utilizar de hora consecutiva hasta  un máximo de tres veces. Por ejemplo, XXX=30.
  4. No es posible restarle a un número, otro que sea menor que un décimo del valor del primero.  Por ejemplo, 99 se escribe XCIX y no IC.

Suma de números romanos.

La suma de números en nomenclatura romana se rige por la siguiente sucesión de indicaciones, que ejemplificamos realizando la suma de 145=CXLV más 79=LXXIX, la que en notación indo-arábiga es 224= CCXXIV:

$$\begin{array}{rr} & 145 \\ + & 79 \\ \hline & 224 \end{array}\\ \begin{array}{rcll} CXLV + LXXIX & = & CXXXXV+LXXVIIII & \text{1.- Convertir todas la diferencias en sumas.} \\ & = & CXXXXVLXXVIIII & \text{2.- Adjuntar las dos listas de simbolos.} \\ &= & CLXXXXXXVVIIII & \text{3.- Ordenar en forma decreciente los simbolos.} \\ & & & \text{4.- Hacer sumas internas de derecha a izquierda.} \\ &= &CLXXXXXXXIIII & \; \; \;\text{4.1.-Sustituir VV por X.} \\ &= &CLLXXIIII & \; \; \; \text{4.2.-Sustituir XXXXXXX por LXX.} \\ &= & CCXXIIII & \; \; \; \text{4.3.- Sustituir LL por C.} \\ & & & \text{5.- Convertir a resta o suma donde sea necesario.} \\ & = & CCXXIV & \; \; \;\text{Sustituir IIII en IV.} \\ \end{array}$$ 

Diferencia de de números romanos. 

 La diferencia de números romanos es algo más simple que la suma. Ejemplificaremos con la diferencia 145-79=66=LXVI. $$\begin{array}{rcll} CXLV - LXXIX & = & CXXXXV-LXXVIIII & \text{1.- Convertir todas la diferencias en sumas.} \\ &  & & \text{2.- Eliminar  los símbolos comunes a ambos números.} \\ &= &  CXX-LIIII &\; \; \;\text{2.1.- Eliminar  XX y V en ambos.} \\  &= &   LLXX-LIIII&\; \; \;\text{2.1.- Como L es el mayor símbolo de segundo valor,} \\  &= &   LXX-IIII &\; \; \;\text{expandimos C y eliminamos la L repetida.} \\  &= &   LXIIIIIIIIII-IIII&\; \; \;\text{2.3._ Siguiendo el procedimiento, expandimos X,} \\  &= &   LXIIIIII &\; \; \;\text{ y eliminamos las IIII repetidas.} \\  & & & \text{3.- Convertir a resta o suma donde sea necesario.} \\ & = & LXVI & \; \; \;\text{Sustituir IIIIII por VI.} \\\end{array}$$ 

Producto de números romanos.

El producto de números en notación romana es una operación mucho más compleja que las dos anteriores. Podemos pensar que el producto no es más que sumas sucesivas, pero esto es muy engorroso si tratamos con números grandes. El procedimiento que sigue, asume que dado un número romano, sabemos calcular la parte entera de su mitad (que por simplificar llamaremos mitad) y su  buplo. Como ejemplo realizaremos el producto de 57 * 21=1197, en números romanos LVII * XXI= MCXCVII.

1.- Construir la tabla de mitades y duplos.

Mitades
Duplos
LVII  (57) XXI  (21)
XXVIII  (28) XLII  (42)
XIV  (14) LXXXIV  (84)
VII  (7) CLXVIII  (168)
III  (3) CCCXXXVI  (336)
I  (1) DCLXXII  (672)

2.- Eliminar las filas donde las mitades son pares.

Mitades
Duplos
LVII  (57) XXI  (21)
VII  (7) CLXVIII  (168)
III  (3) CCCXXXVI  (336)
I  (1) DCLXXII  (672)

3.- Sumar los números que han quedado en la columna de la derecha, siguiendo el procedimiento de suma que hemos visto anteriormente.$$XXI+CLXVIII+CCCXXXVI+DCLXXII=MCXCVII.$$

La realización de esta operación paso a paso, según el procedimiento de suma visto anteriormente, se  deja al lector como ejercicio de reafirmación de dicho procedimiento. 

Cociente de números romanos.

El cociente de números romanos es la operación aritmética con mayores dificultades, ya que no existen reglas generales para poder calcularla. 

    • Si la diferencia entre los números a dividir no era  significativamente grande, lo que se hacía era restar al dividendo el divisor reiteradamente hasta llegar a un número menor que el divisor (el resto). La cantidad de veces que hayamos restado será la división. Por ejemplo, para realizar la división  $$\frac{145}{57}=\frac{CXLV}{LVII},$$ lo que hacemos son las restas sucesivas:$$CXLV-LVII=LXXXVIII\;\; (88) , \;\;\;\; LXXXVIII-LVII=XXXI\;\; (31), \;\;\;\; XXXI<LVII$$
      Cociente II=2, pues hemos restado dos veces y resto XXXI. La realización de las dos diferencias anteriores, según el procedimiento para diferencias visto anteriormente, se  deja al lector como ejercicio.
    • Otra variante consistía en previamente buscar factores comunes a dividendo y divisor, simplificar los dos números y aplicar el procedimientos anterior a los números simplificados que serían mucho menores. 



Nota: Sugerimos al lector consultar en este blog el artículo El Sistema de Numeración MAYA.

viernes, 23 de enero de 2026

Infinito potencial vs. infinito actual

Carrera potencialmente sin fin del motorista

Desde que Anaximandro (c. 610 a.C..-c. 546 a.C.), discípulo de Tales de Mileto, introdujo el concepto de lo ilimitado, el infinito ha ocupado un lugar central en la historia de las matemáticas y de la filosofía. Desde la Antigüedad griega se estableció una distinción fundamental entre el infinito potencial y el infinito actual, diferencia que condicionó el desarrollo del pensamiento matemático clásico y que solo fue superada plenamente en la matemática moderna, tras la obra de Georg Cantor (1845-1918). Esencialmente el infinito potencial es una posibilidad de crecimiento sin límites (es un proceso nunca concluido), mientras que el infinito actual es un objeto, un conjunto o una totalidad completa en si misma.

El infinito potencial y el infinito actual representan dos formas distintas de concebir el infinito en matemáticas. Mientras el primero dominó el pensamiento antiguo y medieval, el segundo se convirtió en un pilar indispensable de la matemática moderna. La comprensión de esta distinción es clave para entender tanto las paradojas antiguas como los fundamentos actuales del análisis matemático. 

El infinito potencial

El infinito potencial se entiende como un proceso que nunca se completa, pero que puede prolongarse indefinidamente. No existe como una totalidad acabada, sino como una posibilidad siempre abierta. Esta concepción fue aceptada por Aristóteles y dominó la matemática griega clásica.

En el infinito potencial, en cada momento solo existe una cantidad finita, aunque siempre sea posible ir más allá. El infinito no está dado, sino que se manifiesta en la posibilidad de continuar, es el ``siempre se puede uno más''.

Ejemplos

  1. La sucesión de los números naturales: 1, 2, 3, 4, .... No existe un último número natural, pero en cada paso solo se considera un conjunto finito de números.Los números son potencialmente infinitos porque siempre puedes sumar uno más, pero nunca tienes ``todos'' los números en la mano al mismo tiempo.
  2. La división de un segmento: 1 → 1/2 → 1/4 → 1/8 → ... El segmento puede dividirse indefinidamente, pero nunca se obtiene una colección infinita de partes al mismo tiempo.

El infinito actual

El infinito actual concibe el infinito como una totalidad completa y existente. En este caso, el infinito no es solo una posibilidad, sino un objeto matemático sobre el que se puede razonar como un todo, es el ``todo completo ahora''. Esta concepción fue rechazada por Aristóteles, pero es fundamental en la matemática moderna.

Ejemplos. 
  1. El conjunto de los números naturales: ℕ = {1, 2, 3, 4, ...}. Aquí el conjunto infinito es considerado como un objeto dado que contiene simultáneamente infinitos elementos. Ya están todos ahí, no hace falta ``ir contándolos''.
  2.  Las  series infinitas, como: $$\sum_{n=1}^{\infty} (1/2)^n =1/2 + 1/4 + 1/8 + 1/16 + ... + (1/2)^n+ ... = 1.$$ En este caso, la suma infinita es tratada como una totalidad con un valor finito, lo cual solo es posible aceptando el infinito actual.

El Hotel de Hilbert

Hilbert propuso este ejemplo precisamente para defender las matemáticas de Georg Cantor, quien fue el primero en tratar el infinito como una entidad completa con la que se puede operar matemáticamente. El ejemplo en detalle se puede ver en el post El Hotel de Hilbert de este blog.

Antes de ellos, la mayoría de matemáticos solo aceptaban el infinito potencial. Hilbert usó el hotel para demostrar que, aunque el infinito actual genera resultados que parecen absurdos a nuestra intuición humana (como 1 + ∞ = ∞), es lógicamente consistente y no tiene contradicciones internas.

El experimento mental de Hilbert requiere que el infinito sea actual por una razón mecánica fundamental de la paradoja:

  1. El hotel ya está construido: No es un hotel al que le están agregando habitaciones constantemente (eso sería potencial). El hotel tiene infinitas habitaciones y están todas ahí simultáneamente.
  2. La simultaneidad de las acciones: Cuando llega un nuevo huésped y el gerente dice:
    “Que todos los huéspedes de la habitación n se muevan a la n+1”
    Esa acción ocurre de golpe.
    • Si fuera infinito potencial, nunca terminarías de mover a los huéspedes (el huésped 1 espera al 2, el 2 al 3, etc., en una cadena eterna).
    • Para que la paradoja funcione, debes ser capaz de manipular la totalidad del conjunto infinito como una sola cosa completa. 

     


"El infinito, como ninguna otra cuestión, ha conmovido siempre tan profundamente el alma de los hombres; el infinito, como ninguna otra idea, ha estimulado y fecundado tan provechosamente la razón; pero también el infinito, más que ningún otro concepto, necesita ser aclarado."
David Hilbert (Sobre el infinito, 1925)