🧮 Computational Mathematics

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Pensamiento matemático desde cero

cero-absoluto 20 clases 80 horas estimadas motor part00

Reconstruye la aritmética y el lenguaje matemático básico con el rigor que exige escribir código: cada número tiene dominio, unidad y representación.

Panorama de la parte

Esta parte no enseña «matemática básica»: reconstruye la aritmética con el nivel de precisión que exige escribir código que otra persona ejecutará. La diferencia es real. En la escuela, 1/3 = 0.33 es una respuesta aceptable; en un programa, esa igualdad es falsa y su error se propaga a todo lo que venga después.

El hilo conductor son tres preguntas que se repetirán en las 360 clases del programa:

1. ¿Qué es este número? Un natural, un entero, un racional exacto o una aproximación decimal no son el mismo objeto, aunque se escriban parecido y la calculadora los mezcle sin avisar. 2. ¿En qué unidad y en qué escala vive? Un 15 sin unidad no es una cantidad: es una cadena de dígitos. Casi todo error de modelado empieza aquí. 3. ¿Cómo sé que el resultado es correcto? Un cálculo sin verificación independiente es una conjetura con formato de respuesta.

La proporcionalidad es el eje del bloque central (clases 006 a 007). Es la primera función lineal que aprendemos sin llamarla así, y reaparece literalmente en cada capa densa de una red neuronal: y = kx es el caso unidimensional de y = Wx. Quien no distingue una proporcionalidad directa de una inversa tampoco distinguirá después una relación lineal de una recíproca en un modelo.

El bloque de potencias, raíces y notación científica (008 a 011) construye el vocabulario para hablar de órdenes de magnitud. En IA esa competencia es cotidiana: un modelo de 7·10⁹ parámetros y otro de 7·10¹¹ no se diferencian en «tamaño», se diferencian en dos órdenes de magnitud, y esa es la unidad en la que se razona sobre coste, memoria y tiempo de entrenamiento.

El cierre (013 a 019) instala los hábitos que separan un cálculo de una afirmación: redondear como decisión declarada, estimar antes de calcular, traducir un enunciado a ecuaciones y —sobre todo— buscar el contraejemplo antes que la confirmación. La clase 019 demuestra una conjetura que resiste 40 verificaciones consecutivas y cae en la cuadragésima primera: es la lección más importante de toda la parte.

Nada de esto requiere talento matemático previo. Requiere aceptar que la precisión no es pedantería: es la única forma de que un resultado siga siendo cierto cuando lo ejecuta otra máquina, otro día, con otros datos.

Recorrido de la parte

Ideas centrales

Por qué importa en 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.

Errores frecuentes

Secuencia de clases

#ClaseDemostración ejecutable
001 Números naturales y conteo counting
002 Enteros, signo y recta numérica integers_number_line
003 Fracciones y números racionales rational_arithmetic
004 Decimales y conversiones decimal_conversion
005 Porcentajes desde cero percentage
006 Razones, tasas y proporciones ratios
007 Regla de tres y escalas rule_of_three
008 Potencias y leyes de exponentes exponent_laws
009 Raíces y radicales radicals
010 Orden de operaciones y paréntesis operator_precedence
011 Notación científica scientific_notation
012 Unidades y análisis dimensional dimensional_analysis
013 Aproximación, redondeo y cifras significativas rounding
014 Estimación y cálculo mental estimation
015 Variables como cantidades desconocidas variables
016 Expresiones y fórmulas formula_evaluation
017 Patrones, secuencias y regularidades sequences
018 Problemas verbales a lenguaje matemático word_problem
019 Comprobación y contraejemplos counterexample
020 Capstone: modelar un problema cotidiano con matemáticas capstone_budget_model

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Glosario de la parte (21 términos)

TérminoDefiniciónClase
Número natural Entero no negativo usado para contar objetos discretos. No admite división exacta general. 001
Valor absoluto Distancia de un número al cero. Siempre no negativo y simétrico: |a−b| = |b−a|. 002
Número racional Cociente exacto de dos enteros con denominador no nulo. Su desarrollo decimal es finito o periódico. 003
Desarrollo periódico Decimal que repite indefinidamente un bloque de dígitos. Señala que la fracción no tiene forma decimal finita. 004
Punto porcentual Diferencia absoluta entre dos porcentajes. Pasar del 10 % al 12 % son 2 puntos porcentuales, no un 2 % de aumento. 005
Razón Cociente entre dos cantidades. Si las unidades difieren, la razón es una tasa y conserva unidad (km/h). 006
Proporcionalidad directa Relación en la que el cociente y/x permanece constante. Su gráfica es una recta que pasa por el origen. 007
Proporcionalidad inversa Relación en la que el producto x·y permanece constante. Su gráfica es una hipérbola. 007
Exponente Número de veces que la base se multiplica por sí misma. Extendido a enteros negativos y fracciones por continuidad de las leyes. 008
Radical Raíz n-ésima, equivalente al exponente fraccionario 1/n. Su dominio real depende de la paridad del índice. 009
Precedencia Orden en que se aplican las operaciones de una expresión. La potenciación asocia por la derecha. 010
Orden de magnitud Exponente de la potencia de 10 más cercana. Permite comparar cantidades que difieren en varios factores de 10. 011
Factor unitario Cociente igual a 1 entre dos expresiones de la misma cantidad en unidades distintas. Multiplicar por él convierte sin alterar el valor. 012
Cifra significativa Dígito que aporta información sobre la precisión de una medida. Los ceros a la izquierda no cuentan. 013
Redondeo bancario Regla que redondea el caso 0.5 al par más cercano, para que el sesgo acumulado tienda a cero. 013
Estimación de Fermi Aproximación por órdenes de magnitud usando descomposición en factores estimables. Sirve para detectar resultados absurdos. 014
Incógnita Símbolo que representa un valor concreto pero desconocido, determinado por las restricciones del problema. 015
Parámetro Símbolo que representa un valor fijo pero no especificado. Distinto de la incógnita: no se despeja, se elige. 016
Progresión aritmética Sucesión con diferencia constante entre términos consecutivos. 017
Progresión geométrica Sucesión con razón constante entre términos consecutivos. Modela crecimiento exponencial discreto. 017
Contraejemplo Caso concreto que satisface la hipótesis y viola la conclusión. Un solo contraejemplo refuta una afirmación universal. 019

Bibliografía

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