🧮 Computational Mathematics

Inicio · Parte 00 — Pensamiento matemático desde cero

002 — Enteros, signo y recta numérica

cero-absoluto clase 2 de 20 4 horas demostración integers_number_line

El signo indica dirección en la recta numérica; el valor absoluto indica distancia.

Fórmulas

|x| = x si x ≥ 0, −x si x < 0
d(a, b) = |a − b| = |b − a|

Desarrollo

Los enteros negativos tardaron siglos en aceptarse. Hasta el siglo XVII se los llamaba «números absurdos» porque no se podía tener −3 ovejas. La aceptación llegó cuando se dejó de exigir que un número representara una cantidad y se admitió que podía representar una posición relativa a un origen: temperatura respecto al punto de congelación, saldo respecto a cero, desplazamiento respecto a un punto de partida.

Esa lectura resuelve de golpe la regla de los signos, que de otro modo hay que memorizar. Multiplicar por −1 es «dar media vuelta» en la recta. Dar media vuelta dos veces deja el sentido original: (−1)·(−1) = +1. No es una convención arbitraria: es la única definición que mantiene válida la propiedad distributiva.

El valor absoluto separa dos preguntas que el signo mezcla: cuánto y hacia dónde. La distancia |a − b| es simétrica por construcción, y esa simetría es lo que la convierte en una distancia en el sentido matemático. En la parte 05 esa misma idea se generaliza a vectores como la norma, y en la parte 03 aparece como distancia euclídea. El valor absoluto es la norma de dimensión 1.

Conviene notar desde ya una asimetría que la parte 01 explotará: en un entero de ancho fijo con complemento a dos, hay un negativo más que positivos, y por eso abs(-128) desborda en un int8. El valor absoluto no siempre es representable.

Ejemplo trabajado

Distancia entre las posiciones −7 y 4 en la recta.

a = −7,  b = 4
a − b = −11      → dirección: de b hacia a se retrocede
|a − b| = 11     → distancia
b − a = 11
|b − a| = 11     → misma distancia, simetría verificada

Con signos: el producto de los signos de a y b es (−1)·(+1) = −1, lo que indica que están en semirrectas opuestas respecto al origen. Esa lectura —el signo del producto como indicador de posición relativa— es la que se usará en la clase 222 (bisección) para decidir en qué mitad del intervalo está la raíz.

Qué calcula el laboratorio

Signo, valor absoluto y distancia en la recta numérica.

python classes/part-00-pensamiento-matematico-desde-cero/002-enteros-signo-y-recta-numerica/lab.py
compmath run 002

Salidas del laboratorio (7)

Muestra de la ejecución real

{
  "a": -7,
  "b": 4,
  "distancia_|a-b|": 11,
  "distancia_|b-a|": 11,
  "simetrica": true,
  "producto_de_signos": -1
}

Errores comunes

Dónde se usa

El error absoluto de la parte 01, la norma L1 de la parte 05, la pérdida MAE de la parte 15 y el criterio de cambio de signo de la bisección (clase 222) son todos el mismo objeto. Cualquier función de pérdida robusta a valores atípicos se construye sobre valor absoluto en lugar de sobre cuadrados.

Idea rectora de la parte

Fracción exacta y decimal aproximado no son el mismo objeto computacional.

Error a evitar

Confundir aumento del 50 % con multiplicar por 50.

Conexión con IA

Toda métrica de un modelo (accuracy, loss, learning rate) es una razón, un porcentaje o una escala. Interpretarlas mal es el primer error de un practicante de IA.

Bibliografía de la clase

Archivos de la clase