INTRODUCCIÓN
En este objeto se muestra la existencia de otra geometría no euclídea. El disco de Poincaré es un ejemplo de geometría plana hiperbólica. Sobre el círculo abierto unidad (no incluye la circunferencia frontera) se considera una métrica donde las geodésicas son diámetros o círculos ortogonales a la frontera. Se muestran las geodésicas, el paralelismo y cómo no se verifica el quinto postulado de Euclides.
OBJETIVOS
- Visualizar las geodésicas en el disco de Poincaré.
- Observar geodésicas paralelas y secantes.
- Verificar que no se cumple el quinto postulado de Euclides pues por un punto exterior a una geodésica en el disco de Poincaré pueden trazarse infinitas geodésicas paralelas.
- Ver que a una geodésica pueden trazarse infinitas paralelas.
INSTRUCCIONES
En este objeto interactivo podemos
acceder a cuatro escenas En ellas se muestra la existencia de una geometría no
euclídea.
En el recurso podemos elegir mediante el menú ubicado en la parte inferior a cuatro opciones:
- Geodésicas en el disco de Poincaré. En esta escena podemos
observar en color
blanco
el círculo unidad abierto, es decir
aquellos puntos que distan del origen de coordenadas menos de la
unidad. Por tanto los puntos de la circunferencia de radio uno
(dibujados en amarillo
y los puntos exteriores a ella (dibujados en
gris)
no forman parte de dicho disco. En este
disco de Poincaré (bajo la métrica denominada también con su
nombre, y que no analizaremos aquí) las geodésicas, o caminos de
longitud mínima, son los arcos de circunferencia que son
ortogonales a la frontera del disco y los diámetros. Ello es lo
se muestra en esta escena.
Se dispone de dos controles gráficos
situados en la frontera del disco y variando estos se observan
diferentes geodésicas cuya frontera coincidiría con esos puntos.
La activación de la opción del menú ¿Dibujar rectas tangentes?
nos permite dibujar las rectas tangentes a la circunferencia
unidad y a la geodésica que pasan por cada uno de los controles
gráficos y así verificar que ambas son ortogonales o
perpendiculares. Recordemos que el ángulo que forman dos curvas
en un punto común viene dado por el ángulo de sus tangentes en
ese punto y en el disco de Poincaré ésta también
es la medición adecuada de ángulos.
En el disco de Poincaré puede comprobarse que se
verifican los cuatro primeros postulados de Euclides:
-
Por dos puntos pasa sólo una geodésica.
-
Todo segmento de geodésica puede
extenderse indefinidamente (recordar que el disco es
abierto)
-
Todos los ángulos rectos son
congruentes.
-
Con un radio y un punto (centro) puede
trazarse una "circunferencia" o línea constituida por los
puntos equidistantes de dicho centro. (Por cierto ¿como son
las "circunferencias" en el disco de Poincaré?)
- Paralelismo entre geodésicas en el disco de Poincaré.
En la segunda
escena, se refleja el concepto de paralelismo: "Dos
geodésicas son paralelas si no se cortan en ningún punto".
Se cuenta con cuatro
controles etiquetados A,
B, C,
D, y las
geodésicas que pasan respectivamente por
A y
B, y por
C y
D.
Desplazando estos controles se dibujan las diferentes geodésicas
y se refleja en el título superior si estas dos geodésicas son
paralelas, secantes o coincidentes (ninguno, uno o todos los
puntos en común). Cuando las rectas son secantes se dibuja el
punto de intersección
- Negación del quinto postulado de Euclides. En la tercera
escena, se muestra como en el disco de Poincaré no se
verifica el quinto postulado de Euclides ("Por un punto exterior
a una geodésica sólo puede trazarse una geodésica paralela"), ya
que podemos observar como "por un punto exterior a una geodésica
se pueden trazar infinitas paralelas.
Disponemos de tres controles gráficos
etiquetados A, B, P. Los dos primeros permiten dibujar la
geodésica cuyos puntos frontera son
A, B, y por
P se
pueden trazar las diferentes geodésicas que pasan por él sin más
que usar el control (tipo pulsador) etiquetado con "Dibujar otra
geodésica que pasa por P".
En la parte superior derecha un literal nos indicará si las
geodésicas dibujadas son secantes o paralelas.
- Infinitas paralelas a una geodésica. En la cuarta
escena, se incide sobre la negación del quinto postulado de
Euclides. En este caso se cuenta con un cuarto control gráfico
Q, que
permite un mayor control en el trazado de las infinitas
paralelas a la geodésica de extremos
A, B.
En el botón de actividades se tiene una guía para practicar con esta escena y profundizar en su potencial educativo.
También se puede realizar un test relacionado con "Geodésicas en el disco de Poincaré".
NOTA BENE
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