Libros de texto de álgebra de secundaria para estudiantes superdotados

Publicado de forma cruzada en Math Educators Stack Exchange. ( enlace )

Estoy buscando libros de texto de álgebra/matemáticas para la escuela secundaria dirigidos a estudiantes talentosos, como preparación para un cálculo totalmente riguroso a la Spivak. Estoy interesado en los mejores materiales disponibles en inglés, francés, alemán o hebreo.

Idealmente, los libros deben proporcionar una introducción completa al álgebra en este nivel, comenzando con las operaciones más básicas sobre polinomios. Debe incluir la teoría necesaria (p. ej., el teorema del resto de Bezout sobre polinomios, la prueba del teorema fundamental de la aritmética, el algoritmo de Euclides, una discusión más honesta de los números reales de lo habitual, pruebas de las propiedades de los exponentes racionales, etc., y una actitud general que todas las afirmaciones deben probarse, con pocas excepciones). También debe tener problemas que van desde ejercicios que familiarizan a los estudiantes con las manipulaciones algebraicas básicas sobre polinomios hasta ejercicios mucho más difíciles.

Específicamente, estoy buscando algo similar en espíritu a una serie de excelentes libros rusos de Vilenkin para estudiantes de las llamadas "escuelas matemáticas" de los grados 8 a 11, aunque solo estoy buscando el equivalente de los libros de grado 8 y 9. , que están en el nivel de precálculo. Para darle una idea, aquí hay una muestra de problemas típicos del libro de grado 8.

  1. Realice las operaciones indicadas. 3 pag 2 metro q 2 a 2 b 2 3 a b C 8 X 2 y 2 : 9 a 2 b 2 C 3 28 pag X y

  2. Demuestra que cuando a 0 , el polinomio X 2 norte + a 2 norte no es divisible ni por X + a ni por X a .

  3. probar que si a + b + C = 0 , entonces a 3 + b 3 + C 3 + 3 ( a + b ) ( a + C ) ( b + C ) = 0 .

  4. probar que si a > 1 , entonces a 4 + 4 es un número compuesto.

  5. probar que si norte es relativamente primo para 6 , entonces norte 2 1 es divisible por 24

  6. Simplificar 36 X 2 .

  7. Simplificar 12 + 63 .

  8. Demostrar que la diferencia de las raíces de la ecuación 5 X 2 2 ( 5 a + 3 ) X + 5 a 2 + 6 a + 1 = 0 no depende de a .

  9. Resuelve la desigualdad | X 6 | | X 2 5 X + 2 | .

Y aquí están los títulos de los capítulos de los libros de grado 8 y 9.

Grado 8: Fracciones. Polinomios. Divisibilidad; números primos y compuestos. Numeros reales. Ecuaciones cuadráticas; sistemas de ecuaciones no lineales; resolución de desigualdades.

Grado 9: Elementos de teoría de conjuntos. Funciones. Poderes y raíces. Ecuaciones y desigualdades, y sistemas de las mismas. Secuencias. Elementos de trigonometría. Elementos de combinatoria y teoría de la probabilidad.

En general, se han hecho preguntas similares en otros lugares, sin embargo, las sugerencias que se hacen allí no son satisfactorias para mis propósitos.

  1. Las traducciones al inglés de los libros de Gelfand son buenas; sin embargo, no son una introducción suficientemente amplia al álgebra de la escuela secundaria y no tienen suficiente material sobre técnicas computacionales. Son más de la naturaleza de los suplementos de un libro de texto ordinario.

  2. Se han sugerido algunos libros del siglo XIX como Hall y Knight. En cuanto al material conceptual, estos tienden a ser demasiado antiguos en lenguaje y perspectiva.

  3. Basic Mathematics de Serge Lang parece más incursionar en varios temas que proporcionar una introducción completa al álgebra.

  4. No me inclino por libros con una orientación muy fuerte de "Nuevas Matemáticas" (1971-1983 Francia, por ejemplo). No creo que un estudiante deba entender el grupo de transformaciones afines de R para saber qué es una línea.

Además, las preguntas anteriores tal vez se hayan centrado implícitamente en el material en inglés. Tengo en mente a un estudiante que también pueda leer fácilmente francés, alemán o hebreo si se puede encontrar algo mejor en esos idiomas.

Editar. Me gustaría aclarar que no estoy pidiendo algo idéntico a estos libros, sino algo lo más cercano posible a su espíritu. Fundamentalmente, esto significa: 1. Es un sustituto, y no solo un complemento, de un libro de texto de álgebra escolar normal. 2. Está dirigido a los alumnos más capaces. 3. Transmite el mensaje de que las pruebas y la resolución creativa de problemas son fundamentales para las matemáticas.

También hay un foro de educadores matemáticos sobre el intercambio de pilas donde puede llegar a un público más específico. matheducators.stackexchange.com
@citronrose ¿Está mal visto publicar la misma pregunta en ambos foros?
Si después de un tiempo no obtienes respuestas satisfactorias aquí, tal vez puedas mover tu pregunta al otro foro. Consulte meta.math.stackexchange.com/q/5028
Discurso sobre álgebra de Shafarevich no tiene todo lo que desea, pero podría ser útil. Los diversos capítulos se publicaron previamente en la revista "La enseñanza de las matemáticas", y se pueden encontrar disponibles gratuitamente en Internet buscando en Google "Shafarevich" junto con la frase "Capítulos seleccionados de álgebra".
@ DaveL.Renfro Gracias por señalarlo.
Se me ocurrió que algunos comentarios que hice hace unos años podrían ser de interés para cualquiera que se sienta atraído por esta pregunta. Más adelante, en este post de enseñanza de matemáticas del 6 de abril de 2010 en Math Forum, discuto mi interés, a fines de la década de 1980, sobre escribir un libro de este tipo y cómo nunca sucedió. Sin embargo, tengo una gran cantidad de material recopilado para tal tarea y tal vez algún día (por ejemplo, después de que pueda retirarme de mi "trabajo diario" y pueda dedicar el tiempo necesario a algo como esto) podría intentar hacerlo.
@ DaveL.Renfro Si está en condiciones de influir en un editor en esta dirección, una ruta más rápida podría ser hacer arreglos para que se traduzcan ciertos libros extranjeros. Mi sospecha es que el mercado de EE. UU. no sería fácil para un libro de este tipo, porque los estudiantes superdotados parecen ser acelerados a través de los mismos estudiantes mayores que no son matemáticas, en lugar de que se les enseñe matemáticas elementales correctamente. Desde que publiqué la pregunta, lo más parecido que he encontrado a esto es el conjunto de dos volúmenes de Parsonson, que comienza mucho después de la parte inicial de álgebra (a los 16 años en Inglaterra).
@DaveL.Renfro Permítanme agregar que un libro como un Spivak de la escuela secundaria será para un segmento mucho más pequeño que el 5 al 10% superior. Este es quizás un número inevitablemente demasiado alto, pero además la cultura matemática en América del Norte es tal que la mayoría de los estudiantes, incluso muchos entre el 10% superior, se resisten al concepto de que la justificación es una parte inherente de toda actividad matemática. Esto viene de muchos años de ser enseñado de esa manera. El libro de Liping Ma Knowing and Teaching Elementary Mathematics es muy persuasivo sobre cómo esta situación se perpetúa por la falta de conocimiento entre los maestros de primaria.
Tal vez Spivak no sea una buena analogía para lo que estoy pensando, porque una vez que superas el 2% superior, supongo que a esos estudiantes les resultará más útil el autoaprendizaje de los muchos libros complementarios existentes, como el New Libros de la Biblioteca Matemática de principios de la década de 1960 y los libros actuales dirigidos a aquellos interesados ​​en competencias de matemáticas (quizás algunos de estos podrían serle útiles). Además, estaría menos inclinado a profundizar mucho en el formalismo, la lógica y la prueba, y más inclinado a dar ideas y técnicas claras.
@ DaveL.Renfro La serie a la que se vinculó parece establecer los objetivos correctos. Pero no he visto los libros reales, así que no tengo idea de su calidad. Según Worldcat, estoy a cientos de millas de la biblioteca más cercana que tiene el volumen Introducción al álgebra . A juzgar por las muestras en su sitio web, diría que hay algo en el tono y la presentación que me molesta un poco, aunque no es peor que su libro de texto común y corriente. Pero tal vez estoy siendo demasiado superficial. Quizás estas son las mejores cosas en inglés.

Respuestas (3)

Aquí está mi segundo intento. Doy algunas referencias para la resolución de problemas al estilo de las Olimpiadas. Espero que encuentres algo útil en cada uno de ellos.

Como advertencia final, debo decirle que (al menos en mi propia experiencia) los libros de texto orientados a concursos tienden a enfocarse en el desarrollo rápido de habilidades para resolver problemas en lugar de una exposición matemática rigurosa. Es posible que desee considerar otro tipo de libro de texto para compensar esto.

Le sugiero que eche un vistazo al libro Mathematical Thinking: Problem-Solving and Proofs de John P. D'Angelo y Douglas B. West. Cubre una amplia gama de temas de nivel universitario de manera independiente y comenzando con nociones básicas que probablemente sean familiares para el tipo de estudiante que describe (lógica matemática, métodos de prueba, conjuntos y funciones). Los autores presentan una combinación de exposición teórica rigurosa con un enfoque práctico de resolución de problemas a través de muchos ejercicios. Sin embargo, una desventaja es que el alcance de algunos temas es bastante limitado (probablemente debido a limitaciones de espacio, pero creo que esto es inevitable dada la cantidad de temas cubiertos). ¡Esperamos que te sea útil!

No creo que ese libro sea adecuado. Claramente tiene competencia en álgebra de secundaria como requisito previo. La idea es que un estudiante aprenda pruebas y resolución de problemas a través de un tipo diferente de presentación de temas normales de la escuela secundaria, principalmente en álgebra.
Por favor, disculpe por malinterpretar su solicitud. Me parece que los concursos matemáticos pueden satisfacer las necesidades que acabas de describir: te permitirían presentar material estándar de la escuela secundaria a través de problemas inusuales y desafiantes. (De paso, debo decir que las preguntas de muestra en su primera publicación recuerdan los problemas al estilo de las olimpiadas). ¿Quizás le interesarían algunas referencias?
Claro, si conoces algunos buenos libros, te lo agradecería. Lo que se acerque más a los criterios, aunque ser un sustituto completo de un libro de texto de álgebra parecería estar fuera de discusión para ese tipo de libro.
Muy bien, intentaré responder de nuevo.

Acabo de ver esto hoy, dos años después. Hay una organización y un sitio web dirigido específicamente a este tipo de jóvenes estudiantes. Se llama "El arte de resolver problemas". Ese es el nombre del sitio web. La página principal dice: "¿La clase de matemáticas es demasiado fácil para ti? Has venido al lugar correcto".

Disponen de libros de texto, vídeos, cursos online, preparación de concursos, etc.