🧮 Computational Mathematics

Inicio · Parte 00 — Pensamiento matemático desde cero

020 — Capstone: modelar un problema cotidiano con matemáticas

cero-absoluto clase 20 de 20 4 horas demostración capstone_budget_model

Modelar un presupuesto integra dinero exacto, porcentajes, redondeo y verificación en un solo problema.

Fórmulas

Σ pᵢ = 1  (los porcentajes deben sumar la unidad)
descuadre = ingreso − Σ redondeo(ingreso · pᵢ)

Desarrollo

El capstone reúne todo lo de la parte en un problema con consecuencias reales: repartir un ingreso en categorías según porcentajes. Parece trivial y contiene tres trampas que las clases anteriores anticiparon.

La primera: los porcentajes deben sumar exactamente 1. Comprobarlo con Decimal es trivial; comprobarlo con float no lo es, porque 0.35 + 0.20 + 0.10 + 0.20 + 0.15 puede no dar exactamente 1.0 en binario. Esta es la primera vez en el programa que la representación numérica cambia el resultado de una comprobación lógica.

La segunda: redondear cada categoría a la unidad monetaria hace que la suma de las partes no coincida con el total. El descuadre es pequeño pero sistemático, y cualquier sistema contable real necesita una política explícita para él: asignar el resto a una categoría, distribuirlo, o llevar el redondeo por acumulación. No decidir es también una decisión, y produce descuadres impredecibles.

La tercera: proyectar hacia el futuro. «¿Cuántos meses para ahorrar 5 millones?» es una división, pero su resultado es un número real y la respuesta es un entero de meses —hay que redondear hacia arriba, porque a mitad de mes no se ha ahorrado la cantidad—. Elegir la dirección del redondeo según el significado del problema, y no según la costumbre, es la competencia que cierra la parte.

Ejemplo trabajado

Repartir un ingreso de 1 250 000 en cinco categorías.

categoría      %      importe (Decimal, redondeado a 1)
vivienda      35 %      437 500
alimentación  20 %      250 000
transporte    10 %      125 000
ahorro        20 %      250 000
otros         15 %      187 500
─────────────────────────────────
suma %       100 %  ✓
suma importes        1 250 000
descuadre                    0    (aquí los porcentajes dan exactos)

Meses para ahorrar 5 000 000 con 250 000/mes:
  5 000 000 / 250 000 = 20 meses exactos
  (si diera 20.3, la respuesta operativa sería 21)

Con porcentajes como 1/3 el descuadre aparece y hay que decidir dónde va el resto.

Qué calcula el laboratorio

Capstone: modelar un presupuesto con dinero exacto y proporciones.

python classes/part-00-pensamiento-matematico-desde-cero/020-capstone-modelar-un-problema-cotidiano-con-matematicas/lab.py
compmath run 020

Salidas del laboratorio (6)

Muestra de la ejecución real

{
  "ingreso": 1250000.0,
  "porcentajes_suman_1": true,
  "montos": {
    "vivienda": 437500.0,
    "alimentacion": 250000.0,
    "transporte": 125000.0,
    "ahorro": 250000.0,
    "otros": 187500.0
  },
  "total_asignado": 1250000.0,
  "descuadre_por_redondeo": 0.0,
  "meses_para_ahorrar_5M": 20.0
}

Errores comunes

Dónde se usa

Contabilidad, presupuestos personales y empresariales, reparto de costes entre equipos y prorrateo de recursos en la nube. La política de descuadre es un requisito real en cualquier sistema de facturación."

Idea rectora de la parte

Un contraejemplo derrumba una regla; mil ejemplos favorables no la demuestran.

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