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Qué se consolida en este grado

En grado 11 los estudiantes consolidan el pensamiento matemático avanzado integrador de cálculo diferencial, geometría analítica, probabilidad y estadística inferencial. Se espera que sean capaces de modelar situaciones complejas, usar la derivada como herramienta analítica, aplicar coordenadas polares y esféricas, y razonar probabilísticamente, preparándose para las Pruebas Saber 11 y el ingreso a programas de educación superior en áreas STEM y ciencias sociales.

MAT-G11-DBA01
Derecho básico 1

Utiliza las propiedades de los números (naturales, enteros, racionales y reales) y sus relaciones y operaciones para construir y comparar los distintos sistemas numéricos.

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1

Cómo sé que lo aprendió

  • Describe propiedades de los números y las operaciones que son comunes y diferentes en los distintos sistemas numéricos.
  • Utiliza la propiedad de densidad para justificar la necesidad de otras notaciones para subconjuntos de los números reales.
  • Construye representaciones de los conjuntos numéricos y establece relaciones acorde con sus propiedades.

Estas evidencias sirven tal cual como indicadores de logro del periodo.

2

Qué contenidos toca

Sistemas numéricos: N, Z, Q, R y sus propiedades comparadasPropiedad de densidad y ampliación de sistemas numéricosOperaciones y relaciones comunes y distintas entre sistemas
3

Un ejemplo concreto

Un profesor presenta a sus estudiantes las siguientes imágenes: El profesor pregunta a sus estudiantes: ¿Cuáles aspectos en común tienen las tres representaciones? A la pregunta Federico respondió: 'Las tres representan lo mismo, están hablando de los números mayores que cinco'. Sara dijo 'Federico, en parte, tiene razón; pero los conjuntos no son los mismos'. Luego, el profesor agregó: '¡Muy bien Sara! Entonces si no son los mismos conjuntos, ¿cuáles serían sus diferencias?, ¿Podrías describirme esos conjuntos?' Finalmente, Carolina después de todo el trabajo dijo: 'Yo no he podido entender una cosa, ¿Por qué no es válido que yo diga que de cinco siga el 5.1 o el 5.01? Discute la veracidad de las afirmaciones de Sara y Federico. Ofrece una respuesta a la pregunta de Carolina.

4

Cómo lo trabajo en clase 1 h 30

La historia de los números: por qué siempre necesitamos más

ObjetivoConstruir y comparar los distintos sistemas numéricos usando sus propiedades, relaciones y operaciones, identificando qué propiedades se conservan y cuáles surgen al ampliar el sistema.

MaterialesFichas de propiedades, papel de presentación, marcadores, material de consulta histórico.

Desarrollo1. El docente plantea: '¿Cuál es la solución de x + 3 = 1 en N? ¿Y en Z?' Los estudiantes identifican la necesidad de ampliar el sistema. 2. En grupos construyen la tabla comparativa de propiedades para los cuatro sistemas numéricos. 3. Cada grupo presenta un sistema numérico y las propiedades que surgen al pasar al siguiente. 4. Plenaria: ¿qué 'ganamos' y qué 'perdemos' al ampliar?

Producto que entrega el estudianteTabla comparativa de propiedades de N, Z, Q y R con ejemplos ilustrativos para cada propiedad, y línea de tiempo comentada de la ampliación de los sistemas numéricos.

«¿Qué necesidad matemática obliga a ampliar el sistema de los naturales hacia los enteros, los racionales y los reales?»

5

Otras formas de trabajarlo

  • Mapa comparativo de sistemas numéricos — El estudiante elabora un mapa conceptual que compara propiedades (cierre, conmutatividad, asociatividad, elemento neutro, inverso) de las cuatro operaciones en N, Z, Q y R, identificando similitudes y diferencias.
  • Debate: ¿por qué necesitamos ampliar los números? — En grupos, los estudiantes investigan las necesidades históricas que motivaron la ampliación de N a Z, de Z a Q y de Q a R (raíces, ecuaciones sin solución) y presentan un argumento al grupo.
6

Cómo lo evalúo

Cuatro niveles listos para la rúbrica del periodo.

Bajo

Identifica los cuatro sistemas numéricos y menciona al menos una propiedad de las operaciones en cada uno.

Básico

Compara propiedades de las operaciones entre sistemas y da ejemplos de operaciones que son válidas en uno pero no en otro.

Alto

Justifica la necesidad de ampliar cada sistema numérico con argumentos algebraicos y ejemplos de ecuaciones sin solución en el sistema anterior.

Superior

Analiza la estructura algebraica de cada sistema (grupo, anillo, campo) y anticipa la noción de los números complejos como extensión de R.

7

Con qué cierro

  • ¿Qué propiedad garantiza que la suma de dos enteros siempre es un entero, pero la resta de dos naturales no siempre es un natural?
  • ¿Por qué la propiedad de densidad es válida en Q pero no en Z? ¿Qué implicación tiene esto para la completitud de cada sistema?
  • ¿Existen sistemas numéricos más allá de R que sean necesarios para resolver problemas matemáticos o científicos? Argumenta con ejemplos.
MAT-G11-DBA02
Derecho básico 2

Justifica la validez de las propiedades de orden de los números reales y las utiliza para resolver problemas analíticos que se modelen con inecuaciones.

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1

Cómo sé que lo aprendió

  • Utiliza propiedades del producto de números Reales para resolver ecuaciones e inecuaciones.
  • Interpreta las operaciones en diversos dominios numéricos para validar propiedades de ecuaciones e inecuaciones.

Estas evidencias sirven tal cual como indicadores de logro del periodo.

2

Qué contenidos toca

Propiedades de orden de R y resolución de inecuacionesEcuaciones e inecuaciones en dominios numéricosModelación analítica con inecuaciones cuadráticas y racionales
3

Un ejemplo concreto

' Ana una estudiante de undécimo decide resolver una inecuación como se muestra en la siguiente figura:

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Cómo lo trabajo en clase 1 h 30

Inecuaciones cuadráticas: soluciones con sentido

ObjetivoJustificar las propiedades de orden de R y usarlas para resolver problemas analíticos modelados con inecuaciones cuadráticas y racionales.

MaterialesPapel cuadriculado, calculadora, GeoGebra, fichas de problemas.

Desarrollo1. El docente presenta: '¿Para qué valores de x es x² − 5x + 6 > 0?' 2. Los estudiantes factorizan, identifican raíces y analizan el signo en cada intervalo usando tabla de signos. 3. Grafican la parábola y verifican la solución visualmente. 4. Aplican el mismo método a una inecuación racional y modelan un problema de contexto real.

Producto que entrega el estudianteSolución de tres inecuaciones (lineal, cuadrática, racional) con tabla de signos, representación gráfica e interpretación de la solución en contexto.

«¿Cómo el análisis del signo de los factores de una expresión cuadrática permite resolver la inecuación sin necesidad de probar infinitos valores?»

5

Otras formas de trabajarlo

  • Resolución analítica de inecuaciones — El estudiante resuelve inecuaciones cuadráticas y racionales usando propiedades del producto de reales (signo de factores), representa la solución en la recta y verifica algebraicamente.
  • Modelación de restricciones en problemas reales — En equipos, los estudiantes toman problemas de optimización básica (área máxima con perímetro fijo, presupuesto limitado) y los modelan con inecuaciones, encontrando y graficando la región factible.
6

Cómo lo evalúo

Cuatro niveles listos para la rúbrica del periodo.

Bajo

Resuelve inecuaciones cuadráticas factorizables con raíces enteras usando la gráfica de la parábola.

Básico

Usa tabla de signos para resolver inecuaciones cuadráticas y racionales y representa la solución en la recta.

Alto

Modela problemas con inecuaciones cuadráticas, encuentra e interpreta la solución y verifica mediante sustitución.

Superior

Resuelve inecuaciones con valor absoluto y sistemas de inecuaciones, analiza la región factible y conecta con programación lineal básica.

7

Con qué cierro

  • ¿Qué propiedad del producto de números reales utilizamos para resolver una inecuación cuadrática?
  • Si la solución de x² − 4 > 0 es x < −2 ó x > 2, ¿qué significa esto gráficamente respecto a la parábola y la recta y = 0?
  • Un ingeniero necesita que la resistencia de un material cumpla una inecuación cuadrática. ¿Por qué es importante considerar ambos intervalos de solución y no solo el positivo?
MAT-G11-DBA03
Derecho básico 3

Utiliza instrumentos, unidades de medida, sus relaciones y la noción de derivada como razón de cambio, para resolver problemas, estimar cantidades y juzgar la pertinencia de las soluciones de acuerdo al contexto.

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1

Cómo sé que lo aprendió

  • Reconoce magnitudes definidas como razones entre otras magnitudes.
  • Interpreta y expresa magnitudes como velocidad y aceleración, con las unidades respectivas y las relaciones entre ellas.
  • Utiliza e interpreta la derivada para resolver problemas relacionados con la variación y la razón de cambio de funciones que involucran magnitudes como velocidad, aceleración, longitud, tiempo.
  • Explica las respuestas y resultados en un problema usando las expresiones algebraicas y la pertinencia de las unidades utilizadas en los cálculos.

Estas evidencias sirven tal cual como indicadores de logro del periodo.

2

Qué contenidos toca

Derivada como razón de cambio y sus aplicacionesVelocidad y aceleración como derivadas de la posiciónMedición con instrumentos y estimación de errores
3

Un ejemplo concreto

Desde la terraza de un edificio con una altura (h o ) de 40 metros, se lanza un balón verticalmente hacia arriba con una velocidad inicial (V o ) de 19m/s. La altura H que alcanza el balón en un tiempo t (en segundos) se puede calcular con la expresión. <!-- formula-not-decoded --> Discute el significado y las unidades del número -4,9. Explica la relación entre las unidades de las magnitudes involucradas en la expresión para calcular la altura, de manera que ésta quede expresada en metros. Explica por qué la velocidad se expresa en m/s y la aceleración en m/s 2 . Explica el sentido de la afirmación 'la expresión para H representa la gráfica de una parábola en el sistema de coordenadas H contra t, pero el movimiento de caída libre puede ser vertical cuando se suelta un objeto desde cierta altura'.

4

Cómo lo trabajo en clase 1 h 30

La derivada en el movimiento: velocidad instantánea real

ObjetivoUtilizar la derivada como razón de cambio para calcular velocidades y aceleraciones instantáneas, resolver problemas de movimiento y juzgar la pertinencia de los resultados según el contexto.

MaterialesFunciones de movimiento impresas, calculadora, GeoGebra, datos experimentales.

Desarrollo1. El docente presenta s(t) = 4t² − 12t + 9 y pregunta la velocidad a los 2 segundos. 2. Los estudiantes derivan, calculan v(2) y a(t) = v'(t). 3. Grafican s(t), v(t) y a(t) en GeoGebra e identifican cuándo el objeto está en reposo (v=0), avanzando o retrocediendo. 4. Conectan con el experimento: ¿en qué instante fue la velocidad medida más cercana a la instantánea?

Producto que entrega el estudianteDerivación completa de s(t), cálculo de v(t) y a(t), tres gráficas superpuestas en GeoGebra, análisis del movimiento (reposo, avance, retroceso) y conexión con medición experimental.

«¿Qué diferencia hay entre la velocidad que marca el velocímetro de un automóvil y la velocidad media calculada en un tramo? ¿Cuál es la derivada?»

5

Otras formas de trabajarlo

  • Cálculo de velocidad instantánea por derivación — El estudiante deriva funciones de posición s(t) para obtener la función velocidad v(t) = s'(t) y la función aceleración a(t) = v'(t), interpreta los resultados e identifica instantes de velocidad máxima o nula.
  • Experimento de medición y precisión — En grupos, los estudiantes realizan mediciones directas e indirectas de distancias o tiempos con distintos instrumentos, calculan el error relativo y lo relacionan con la noción de derivada como tasa de cambio de la medición.
6

Cómo lo evalúo

Cuatro niveles listos para la rúbrica del periodo.

Bajo

Calcula la derivada de funciones polinómicas sencillas e identifica la velocidad en un instante dado.

Básico

Deriva s(t) para obtener v(t) y a(t), interpreta gráficamente el movimiento e identifica instantes de reposo.

Alto

Analiza el movimiento completo (dirección, frenado, aceleración) usando las tres funciones y conecta con mediciones experimentales.

Superior

Resuelve problemas inversos (integración básica para hallar posición desde velocidad) y estima el error de propagación usando la derivada.

7

Con qué cierro

  • ¿Cómo se obtiene la función velocidad a partir de la función posición usando derivadas?
  • Si v(t) = 0 en t = 3, ¿qué ocurre con el objeto en ese instante y qué determina si va a avanzar o retroceder después?
  • Los instrumentos de medición siempre tienen un error asociado. ¿Cómo la noción de derivada puede ayudarnos a estimar cómo ese error en la medición afecta el resultado calculado?
MAT-G11-DBA04
Derecho básico 4

Interpreta y diseña técnicas para hacer mediciones con niveles crecientes de precisión (uso de diferentes instrumentos para la misma medición, revisión de escalas y rangos de medida, estimaciones, verificaciones a través de mediciones indirectas).

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1

Cómo sé que lo aprendió

  • Interpreta la rapidez como una razón de cambio entre dos cantidades.
  • Justifica la precisión de una medición directa o indirecta de acuerdo con información suministrada en gráficas y tablas.
  • Establece conclusiones pertinentes con respecto a la precisión de mediciones en contextos específicos (científicos, industriales).
  • Determina las unidades e instrumentos adecuados para mejorar la precisión en las mediciones.
  • Reconoce la diferencia entre la precisión y la exactitud en procesos de medición.

Estas evidencias sirven tal cual como indicadores de logro del periodo.

2

Qué contenidos toca

Rapidez como razón de cambioPrecisión y estimación en mediciones directas e indirectasGráficas y tablas para justificar mediciones
3

Un ejemplo concreto

En una fábrica se requiere cortar láminas de acero para fabricar piezas de diferentes formas (cilindros, conos truncados, pirámides truncadas, prismas, etc). Los cortes de dichas láminas se realizan con 'discos de corte' acoplados a una máquina pulidora. Para establecer la eficiencia de un mecánico industrial al hacer los cortes, se toman los datos que aparecen en la tabla (la longitud de la lámina cortada se mide con un flexómetro en mm; el tiempo se mide con un cronómetro en minutos, el procedimiento se realiza para 4 discos de la misma marca y el mismo diámetro). | Disco | Rendimiento productivo: Longitud de Lámina cortada (mm) | Tiempo (min) | |---------|-----------------------------------------------------------|----------------| | 1 | 2060 | 2.23 | | 2 | 2070 | 2.45 | | 3 | 2030 | 2.17 | | 4 | 2080 | 2.65 | Los datos fueron tomados en un contexto real de la industria. Determina la rapidez media con la que el mecánico corta las láminas. De acuerdo con el gráfico determina la precisión de la rapidez media del mecánico para cortar las láminas. Identifica y explica los factores que influyen en la precisión de la rapidez del mecánico para realizar los cortes, y propone técnicas para medir con mayor precisión la rapidez del mecánico al cortar las láminas.

4

Cómo lo trabajo en clase 1 h 30

Medir con precisión: rapidez, error e incertidumbre

ObjetivoInterpretar y diseñar técnicas de medición con niveles crecientes de precisión, calcular la rapidez como razón de cambio y justificar la pertinencia de las mediciones a partir de gráficas y tablas.

MaterialesRegla, cronómetro, cinta métrica, app Phyphox, calculadora, papel milimetrado.

Desarrollo1. El docente presenta dos mediciones del mismo recorrido con tiempos ligeramente distintos y pregunta cuál es el 'verdadero'. 2. Los estudiantes realizan cinco mediciones del mismo trayecto, calculan la rapidez media en cada caso y la rapidez promedio. 3. Grafican la dispersión de los datos y estiman la incertidumbre. 4. Comparan la rapidez calculada por cronómetro vs. app del celular y justifican cuál tiene mayor precisión.

Producto que entrega el estudianteTabla de cinco mediciones con rapidez calculada para cada una, gráfica de dispersión, cálculo de incertidumbre, comparación de instrumentos y conclusión sobre precisión y exactitud.

«¿Cuándo podemos afirmar que una medición es 'lo suficientemente precisa' para el propósito de un estudio científico o tecnológico?»

5

Otras formas de trabajarlo

  • Comparación de instrumentos de medición — El estudiante mide la misma magnitud con dos instrumentos de diferente precisión, calcula el error relativo de cada medición y justifica cuál instrumento es más adecuado para la situación dada.
  • Diseño de protocolo de medición de rapidez — En grupos, los estudiantes diseñan un protocolo para medir la rapidez de un objeto (pelota, estudiante corriendo) con la mayor precisión posible, discuten fuentes de error y presentan resultados con incertidumbre estimada.
6

Cómo lo evalúo

Cuatro niveles listos para la rúbrica del periodo.

Bajo

Calcula la rapidez como razón de cambio distancia/tiempo con datos directos e identifica las unidades.

Básico

Compara mediciones con distintos instrumentos, calcula error relativo y justifica cuál es más preciso.

Alto

Diseña un protocolo de medición, estima la incertidumbre y justifica la elección del instrumento según el nivel de precisión requerido.

Superior

Aplica propagación de errores a mediciones indirectas, conecta con la noción de derivada y evalúa críticamente la precisión de fuentes de información científica.

7

Con qué cierro

  • ¿Cuál es la diferencia entre precisión y exactitud en una medición?
  • Si medimos cinco veces una distancia y obtenemos valores muy dispersos, ¿qué dice eso sobre la confiabilidad de nuestra medición? ¿Cómo mejoraríamos el protocolo?
  • ¿Por qué en experimentos científicos se reporta la incertidumbre de la medición junto con el valor? ¿Qué consecuencias podría tener no reportarla?
MAT-G11-DBA05
Derecho básico 5

Modela objetos geométricos en diversos sistemas de coordenadas (cartesiano, polar, esférico) y realiza comparaciones y toma decisiones con respecto a los modelos.

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1

Cómo sé que lo aprendió

  • Reconoce y utiliza distintos sistemas de coordenadas para modelar.
  • Compara objetos geométricos, a partir de puntos de referencia diferentes.
  • Explora el entorno y lo representa mediante diversos sistemas de coordenadas.

Estas evidencias sirven tal cual como indicadores de logro del periodo.

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Qué contenidos toca

Sistemas de coordenadas: cartesiano, polar y esféricoModelación geométrica en diferentes sistemasComparación y toma de decisiones sobre modelos de representación
3

Un ejemplo concreto

La naturaleza tiene formas curvas que revelan regularidades geométricas muy hermosas. Algunas de ellas se perciben en las flores, las mariposas, los caracoles y otros animales o plantas como se aprecia en las siguientes imágenes. Con el apoyo de un software matemático o de papel milimetrado, realiza una representación aproximada de cada una de las formas que se presentan en los diferentes sistemas de coordenadas. Tomado y modificado de Pérez, N. J. C., &amp; Gutiérrez, R. W. S. (2012). Coordenadas polares: curvas maravillosas. En Blanco y Negro, 1(1), 1-27. http://ezproxybib.pucp. edu.pe/index.php/enblancoynegro/article/view/2191

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Cómo lo trabajo en clase 1 h 30

Ver el mundo desde diferentes coordenadas

ObjetivoModelar objetos geométricos en sistemas cartesiano, polar y esférico, realizar comparaciones entre modelos y tomar decisiones fundamentadas sobre el sistema más adecuado para cada situación.

MaterialesGeoGebra 3D, papel polar, mapas con coordenadas geográficas, fichas.

Desarrollo1. El docente muestra la trayectoria de un satélite y pregunta cuál sistema de coordenadas la describe mejor. 2. Los estudiantes grafican r = 2cos(θ) en coordenadas polares y la convierten a cartesianas, verificando en GeoGebra. 3. Ubican ciudades en coordenadas esféricas (latitud, longitud) y calculan la distancia usando la fórmula de Haversine simplificada. 4. Comparan los tres sistemas y argumentan cuándo usar cada uno.

Producto que entrega el estudianteConversión documentada de tres objetos geométricos entre sistemas de coordenadas, gráficas en GeoGebra, tabla comparativa de ventajas de cada sistema y presentación de un modelo de un objeto real.

«¿Por qué la misma figura o trayectoria puede ser mucho más sencilla de describir en un sistema de coordenadas que en otro?»

5

Otras formas de trabajarlo

  • Conversión entre sistemas de coordenadas — El estudiante convierte puntos y curvas entre coordenadas cartesianas y polares, verifica usando GeoGebra y reflexiona sobre cuándo un sistema es más ventajoso que otro.
  • Exploración del entorno con diferentes sistemas — En grupos, los estudiantes modelan objetos del entorno (radar, antena, globo terráqueo, trayectoria de satélite) usando el sistema de coordenadas más apropiado, justifican su elección y presentan el modelo.
6

Cómo lo evalúo

Cuatro niveles listos para la rúbrica del periodo.

Bajo

Ubica puntos en el plano cartesiano y polar, e identifica la forma general de las coordenadas esféricas (latitud, longitud).

Básico

Convierte puntos entre sistemas cartesiano y polar, grafica curvas simples en coordenadas polares y las identifica en cartesianas.

Alto

Modela objetos reales en el sistema de coordenadas más apropiado, justifica la elección y compara la complejidad de representación en cada sistema.

Superior

Trabaja con curvas en coordenadas polares (espirales, rosas, cardioide), calcula áreas usando integración en polares y modela trayectorias en coordenadas esféricas.

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Con qué cierro

  • ¿Cuáles son las fórmulas de conversión entre coordenadas cartesianas y polares?
  • La ecuación de un círculo centrado en el origen es x² + y² = r² en cartesianas. ¿Cómo se simplifica en coordenadas polares y qué ventaja ofrece esa representación?
  • ¿Por qué la navegación aérea y marítima usa coordenadas esféricas en lugar de cartesianas? ¿Qué errores podría generar ignorar la curvatura de la Tierra?
MAT-G11-DBA06
Derecho básico 6

Interpreta la noción de derivada como razón de cambio y como valor de la pendiente de la tangente a una curva y desarrolla métodos para hallar las derivadas de algunas funciones básicas en contextos matemáticos y no matemáticos.

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1

Cómo sé que lo aprendió

  • Relaciona la noción derivada con características numéricas, geométricas y métricas.
  • Utiliza la derivada para estudiar la covariación entre dos magnitudes y relaciona características de la derivada con características de la función.
  • Halla la derivada de algunas funciones empleando métodos gráficos y numéricos.

Estas evidencias sirven tal cual como indicadores de logro del periodo.

2

Qué contenidos toca

Definición formal de derivada como límiteReglas de derivación: potencia, producto, cociente, cadenaDerivada como pendiente de la tangente y aplicaciones
3

Un ejemplo concreto

Cuando un atleta recorre cierta distancia se puede suponer que su velocidad no es constante, que a partir del momento en que sale empieza a aumentar su velocidad hasta un pico máximo y que disminuye progresivamente hasta el final. Si se admite que la ecuación F(t) = 0.00192t(250- t) Representa la distancia recorrida por el atleta en metros cuando lleva t segundos. Averigua la distancia que ha recorrido cuando alcanza la mayor velocidad. Usa la derivada para construir un argumento.

4

Cómo lo trabajo en clase 1 h 30

Derivar para optimizar: máximos, mínimos y puntos críticos

ObjetivoInterpretar la derivada como razón de cambio y pendiente de la tangente, desarrollar métodos para hallar derivadas de funciones básicas y aplicarlas a la resolución de problemas de optimización en contextos reales.

MaterialesGeoGebra, calculadora, fichas de problemas de optimización.

Desarrollo1. El docente plantea: '¿Cuál es el rectángulo de mayor área que se puede inscribir en un círculo de radio 5?' 2. Los estudiantes expresan el área como función de un solo variable, derivan, igualan a cero y encuentran el punto crítico. 3. Usan la segunda derivada para determinar si es máximo o mínimo. 4. Verifican gráficamente en GeoGebra y formulan un segundo problema de optimización propio.

Producto que entrega el estudianteSolución completa del problema de optimización (función, derivación, punto crítico, verificación con segunda derivada y gráfica), más un problema propio resuelto con el mismo método.

«¿Por qué en el punto de máximo o mínimo de una función derivable la derivada vale cero? ¿Siempre que f'(x) = 0 hay un extremo?»

5

Otras formas de trabajarlo

  • Derivación sistemática con reglas — El estudiante practica la derivación de funciones polinómicas, trigonométricas, exponenciales y logarítmicas aplicando las reglas de derivación, resolviendo un banco de ejercicios graduados con auto-corrección.
  • Aplicación de la derivada a optimización — En parejas, los estudiantes identifican problemas de máximos y mínimos en contextos reales (mínimo costo, máxima área), plantean la función objetivo, la derivan, encuentran puntos críticos y verifican con la segunda derivada.
6

Cómo lo evalúo

Cuatro niveles listos para la rúbrica del periodo.

Bajo

Aplica la regla de la potencia para derivar funciones polinómicas e identifica la pendiente de la tangente en un punto dado.

Básico

Deriva funciones usando las reglas del producto, cociente y cadena, encuentra puntos críticos e identifica máximos y mínimos locales.

Alto

Resuelve problemas de optimización, verifica el tipo de extremo con la segunda derivada y conecta el análisis algebraico con la gráfica.

Superior

Deriva funciones trascendentes (trigonométricas, exponenciales, logarítmicas), analiza concavidad y puntos de inflexión, y modela problemas complejos de optimización multivariable básica.

7

Con qué cierro

  • ¿Qué condición debe cumplir f'(x) en un punto de máximo o mínimo local de la función?
  • Si f'(x) = 0 en x = 2 y f''(2) > 0, ¿qué tipo de punto extremo es x = 2 y cómo lo verificarías gráficamente?
  • ¿En qué decisiones del mundo real (ingeniería, economía, medicina) se aplica la optimización mediante derivadas? ¿Cuáles son las limitaciones de este enfoque matemático?
MAT-G11-DBA07
Derecho básico 7

Usa propiedades y modelos funcionales para analizar situaciones y para establecer relaciones funcionales entre variables que permiten estudiar la variación en situaciones intraescolares y extraescolares.

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1

Cómo sé que lo aprendió

  • Plantea modelos funcionales en los que identifica variables y rangos de variación de las variables.
  • Relaciona el signo de la derivada con características numéricas, geométricas y métricas.
  • Utiliza la derivada para estudiar la variación y relaciona características de la derivada con características de la función.
  • Relaciona características algebraicas de las funciones, sus gráficas y procesos de aproximación sucesiva.

Estas evidencias sirven tal cual como indicadores de logro del periodo.

2

Qué contenidos toca

Modelos funcionales y análisis de la variaciónSigno de la derivada y comportamiento de la funciónFunciones en contextos intra y extraescolares
3

Un ejemplo concreto

Una araña ubicada en una esquina quiere cazar a una mosca que está ubicada en la esquina inferior izquierda de una caja cúbica cuyo lado mide un metro. La araña usará un camino recto señalado en línea punteada. Encuentra el camino más corto que ha de seguir la araña para llegar hasta la mosca.

4

Cómo lo trabajo en clase 1 h 30

La derivada revela el comportamiento de la función

ObjetivoUsar propiedades y modelos funcionales para establecer relaciones entre variables, analizar la variación mediante el signo de la derivada e interpretar el comportamiento de la función en situaciones reales.

MaterialesGeoGebra, datos reales de fenómeno escogido, calculadora.

Desarrollo1. El docente presenta f(x) = x³ − 6x² + 9x y pide identificar dónde crece y dónde decrece sin graficarla. 2. Los estudiantes calculan f'(x), analizan su signo y construyen la tabla de variación. 3. Grafican en GeoGebra y verifican la correspondencia entre la tabla y la gráfica. 4. Aplican el análisis a una función que modela datos reales del grupo.

Producto que entrega el estudianteTabla de variación completa (signo de f', crecimiento/decrecimiento, extremos), gráfica verificada en GeoGebra y análisis de una función que modela datos reales con interpretación contextualizada.

«¿Qué información sobre el comportamiento de una función se puede obtener analizando el signo de su derivada sin necesidad de graficarla?»

5

Otras formas de trabajarlo

  • Análisis de funciones con derivada — El estudiante determina intervalos de crecimiento y decrecimiento de funciones analizando el signo de la primera derivada, construye la tabla de variación y la conecta con la gráfica.
  • Modelación de situación extraescolar — En grupos, los estudiantes eligen un fenómeno real (precio de acción, temperatura diaria, población de especie), plantean el modelo funcional, analizan la variación mediante la derivada y presentan conclusiones a la clase.
6

Cómo lo evalúo

Cuatro niveles listos para la rúbrica del periodo.

Bajo

Identifica si una función crece o decrece en un intervalo a partir de su gráfica e intuye la relación con el signo de la pendiente.

Básico

Calcula la primera derivada, analiza su signo y construye la tabla de variación para funciones polinómicas.

Alto

Determina intervalos de crecimiento y decrecimiento de funciones trascendentes y conecta el análisis con la modelación de datos reales.

Superior

Combina análisis de primera y segunda derivada para hacer el análisis completo de la función (extremos, concavidad, puntos de inflexión, asíntotas) y sketch global.

7

Con qué cierro

  • ¿Qué indica el signo positivo de la derivada en un intervalo sobre el comportamiento de la función?
  • Si f'(x) cambia de positivo a negativo en x = a, ¿qué tipo de punto extremo tiene la función en x = a y cómo se visualiza en la gráfica?
  • ¿Puede una función crecer en todos los puntos donde su derivada es positiva aunque la derivada no sea continua? Construye un argumento y, si es posible, un contraejemplo.
MAT-G11-DBA08
Derecho básico 8

Encuentra derivadas de funciones, reconoce sus propiedades y las utiliza para resolver problemas.

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1

Cómo sé que lo aprendió

  • Utiliza la derivada para estudiar la variación y relaciona características de la derivada con características de la función.
  • Relaciona características algebraicas de las funciones, sus gráficas y procesos de aproximación sucesiva.
  • Calcula derivadas de funciones.

Estas evidencias sirven tal cual como indicadores de logro del periodo.

2

Qué contenidos toca

Derivadas de funciones elementales y sus propiedadesReglas de derivación avanzadas: producto, cociente, cadenaAplicaciones de la derivada: optimización y análisis de funciones
3

Un ejemplo concreto

dy dx Un avión vuela a una altitud H cuando comienza su descenso a una pista de aeropuerto que está a una distancia L del avión, con respecto al suelo, como se muestra en la figura. Asume que la trayectoria de aterrizaje se representa con la gráfica de una función polinomial cúbica y= ax 3 + bx 2 + cx + d , donde y(-L)=H, y(0)=0. Encuentra el valor de en x=0 y el valor de <!-- formula-not-decoded --> d dx y en x=-L? dy dx Utiliza los valores de en x=0 y en x=-L junto <!-- formula-not-decoded --> [1] Tomado de Cálculo de una variable. Finney, Demana, Waits y Kennedy. Prentice Hall Segunda Edición. 2000.

4

Cómo lo trabajo en clase 1 h 30

Derivar con maestría: reglas y aplicaciones

ObjetivoEncontrar derivadas de funciones usando todas las reglas de derivación, reconocer sus propiedades y aplicarlas para resolver problemas de optimización, rectas tangentes y análisis de funciones.

MaterialesGeoGebra CAS, calculadora, banco de ejercicios impreso.

Desarrollo1. El docente presenta una función compuesta f(g(x)) y pregunta cuál regla aplicar y en qué orden. 2. Los estudiantes derivan cinco funciones aplicando la regla de la cadena y verifican con GeoGebra CAS. 3. Aplican las derivadas para hallar la ecuación de la recta tangente a una curva en un punto dado. 4. Resuelven un problema de optimización completo en tríos y presentan la solución.

Producto que entrega el estudianteBanco de 15 derivadas resueltas y verificadas, ecuación de la recta tangente en dos puntos distintos con gráfica, y problema de optimización resuelto con análisis completo.

«¿Cómo la regla de la cadena permite derivar funciones compuestas complejas que de otra forma serían muy difíciles de resolver?»

5

Otras formas de trabajarlo

  • Banco de derivadas con retroalimentación inmediata — El estudiante resuelve un banco de 15 derivadas de complejidad creciente (polinomios, trigonométricas, exponenciales, logarítmicas, compuestas), verifica con CAS (GeoGebra o Symbolab) e identifica sus errores más frecuentes.
  • Resolución colaborativa de problemas de aplicación — En tríos, los estudiantes resuelven problemas de optimización, rectas tangentes y análisis de funciones usando derivadas, se asignan roles (resolutor, verificador, presentador) y presentan la solución al grupo.
6

Cómo lo evalúo

Cuatro niveles listos para la rúbrica del periodo.

Bajo

Aplica la regla de la potencia y las reglas de suma/diferencia para derivar funciones polinómicas.

Básico

Usa las reglas del producto, cociente y cadena para derivar funciones algebraicas y trigonométricas sencillas.

Alto

Deriva funciones compuestas y trascendentes, halla rectas tangentes y resuelve problemas de optimización con análisis completo.

Superior

Aplica derivación implícita, derivadas de orden superior y usa herramientas CAS para verificar y explorar propiedades de funciones complejas.

7

Con qué cierro

  • Enuncia la regla de la cadena para derivar una función compuesta f(g(x)).
  • Si h(x) = sin(x²), ¿cuál es h'(x) y qué indica el valor de h'(π) sobre la recta tangente a la gráfica en x = π?
  • Las herramientas CAS (cálculo simbólico por computadora) pueden derivar cualquier función automáticamente. ¿Sigue siendo necesario que un estudiante aprenda a derivar manualmente? Argumenta.
MAT-G11-DBA09
Derecho básico 9

Plantea y resuelve situaciones problemáticas del contexto real y/o matemático que implican la exploración de posibles asociaciones o correlaciones entre las variables estudiadas.

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1

Cómo sé que lo aprendió

  • En situaciónes matemáticas plantea preguntas que indagan por la correlación o la asociación entre variables.
  • Define el plan de recolección de la información, en el que se incluye: definición de población y muestra, método para recolectar la información (encuestas, observaciones o experimentos simples), variables a estudiar.
  • Elabora gráficos de dispersión usando software adecuado como Excel y analiza las relaciones que se visibilizan en el gráfico.
  • Expresa cualitativamente las relaciones entre las variables, para lo cual utiliza su conocimiento de los modelos lineales.
  • Usa adecuadamente la desviación estándar, la media el coeficiente de variación y el de correlación para dar respuesta a la pregunta planteada.

Estas evidencias sirven tal cual como indicadores de logro del periodo.

2

Qué contenidos toca

Correlación y asociación entre variables estadísticasCoeficiente de correlación de Pearson y su interpretaciónDiseño de estudios estadísticos con variables cuantitativas
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Un ejemplo concreto

En un artículo de ciencias se afirma que: 'los antropólogos y los paleontólogos usan las longitudes de los huesos fósiles largos como el fémur y el húmero para calcular la estatura del individuo en estudio'. Diseña y lleva a cabo un estudio estadístico para comprobar si se puede demostrar que existe una relación entre la estatura y la longitud de los huesos largos entre los seres humanos.

4

Cómo lo trabajo en clase 1 h 30

Correlación: ¿cómo se relacionan dos variables?

ObjetivoPlantear y resolver situaciones problemáticas que impliquen explorar posibles asociaciones entre variables, calcular el coeficiente de correlación e interpretar el resultado en contexto.

MaterialesConjunto de datos bivariado real, hoja de cálculo (Excel/Sheets), papel milimetrado para diagrama de dispersión.

Desarrollo1. El docente presenta datos de horas de sueño vs. rendimiento académico y pregunta si existe relación. 2. Los estudiantes construyen el diagrama de dispersión y estiman visualmente el tipo de correlación. 3. Calculan el coeficiente de Pearson con la fórmula y lo verifican con la hoja de cálculo. 4. Ajustan la recta de regresión y hacen una predicción, discutiendo la diferencia entre correlación y causalidad.

Producto que entrega el estudianteDiagrama de dispersión con recta de regresión, cálculo del coeficiente de Pearson con interpretación, predicción de un valor futuro y ensayo corto sobre correlación vs. causalidad.

«¿El hecho de que dos variables estén correlacionadas significa que una causa a la otra? ¿Cómo distinguimos correlación de causalidad?»

5

Otras formas de trabajarlo

  • Cálculo e interpretación de correlación — El estudiante calcula el coeficiente de correlación de Pearson para un conjunto de datos bivariado, interpreta su signo y magnitud e identifica si existe relación lineal entre las variables.
  • Estudio de correlación con datos reales — En equipos, los estudiantes eligen dos variables de su entorno (horas de estudio vs. calificación, temperatura vs. ventas de helado), recolectan datos, calculan la correlación, grafican el diagrama de dispersión y presentan conclusiones.
6

Cómo lo evalúo

Cuatro niveles listos para la rúbrica del periodo.

Bajo

Construye un diagrama de dispersión a partir de datos bivariados e identifica visualmente el tipo de correlación (positiva, negativa, nula).

Básico

Calcula el coeficiente de Pearson con la fórmula o hoja de cálculo, lo interpreta y ajusta la recta de regresión.

Alto

Diseña un estudio de correlación completo: formulación de pregunta, recolección de datos, cálculo, interpretación y discusión de causalidad.

Superior

Evalúa la significancia del coeficiente de correlación, compara con modelos de regresión no lineal y propone alternativas cuando el modelo lineal no es adecuado.

7

Con qué cierro

  • ¿Qué valores puede tomar el coeficiente de correlación de Pearson y qué indica cada extremo?
  • Si el coeficiente de correlación entre el número de policías en una ciudad y la tasa de criminalidad es positivo, ¿significa que los policías causan crimen? Explica.
  • ¿Cuáles son las limitaciones del coeficiente de Pearson para describir la relación entre dos variables? ¿Qué tipo de relaciones no detecta?
MAT-G11-DBA10
Derecho básico 10

Plantea y resuelve problemas en los que se reconoce cuando dos eventos son o no independientes y usa la probabilidad condicional para comprobarlo.

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1

Cómo sé que lo aprendió

  • Propone problemas a estudiar en variedad de situaciones aleatorias.
  • Reconoce los diferentes eventos que se proponen en una situación o problema.
  • Interpreta y asigna la probabilidad de cada evento.
  • Usa la probabilidad condicional de cada evento para decidir si son o no independientes.

Estas evidencias sirven tal cual como indicadores de logro del periodo.

2

Qué contenidos toca

Probabilidad condicional y eventos independientesRegla de la multiplicación y teorema de Bayes básicoResolución de problemas de probabilidad en contextos reales
3

Un ejemplo concreto

Los resultados de la encuesta realizada con personas entre 14 a 17 años de edad, seleccionadas al azar, se presentan en la siguiente tabla: | Preferencia | Género | Género | TOTAL | |---------------|----------|----------|---------| | | Hombres | Mujeres | | | Deportes | 90 | 88 | 178 | | Música | 93 | 74 | 167 | | TOTAL | 183 | 162 | 345 | Plantea una pregunta sobre la relación entre las dos variables que se presentan en la tabla, indica si las dos variables (género y preferencia) son o no independientes y da respuesta a la pregunta planteada. Este es un documento en proceso de realimentación por medio de la construcción colectiva nacional. Para ello, participa en https://goo.gl-xZ9xmC donde encontrarás el Foro virtual que estará disponible desde noviembre de 2016 hasta la realización de los nuevos ajustes en 2017. X Calle 43 No 57-14 Centro Administrativo Nacional, CAN Bogotá D.C. - Colombia Calle 43 No 57-14 Conmutador: (+571) 2222800 Fax: (+571) 2222800 X Línea gratuita fuera de Bogotá 018000910122 Línea gratuita Bogotá (+571) 2220206 www.mineducacion.gov.co @Mineducación Ministerio de Educación Nacional X

4

Cómo lo trabajo en clase 1 h 30

Probabilidad condicional: la nueva información cambia las probabilidades

ObjetivoPlantear y resolver problemas donde se reconozca si dos eventos son o no independientes, usando la probabilidad condicional y la regla de la multiplicación para comprobarlo en contextos reales.

MaterialesBaraja de cartas, dados, simulador online (e.g., random.org), tabla de contingencia impresa.

Desarrollo1. El docente presenta: 'En un hospital, 30% de los pacientes tiene diabetes; de los diabéticos, 40% tiene hipertensión. ¿Cuál es la probabilidad de que un paciente tenga ambas?' 2. Los estudiantes construyen la tabla de contingencia y calculan P(H|D) y P(D∩H). 3. Verifican si D y H son independientes comparando P(H|D) con P(H). 4. Formulan un problema propio con eventos dependientes e independientes y lo resuelven.

Producto que entrega el estudianteTabla de contingencia con probabilidades calculadas, demostración de dependencia/independencia de eventos, solución del problema del hospital y un problema propio con solución completa.

«¿Cómo cambia la probabilidad de un evento cuando sabemos que otro evento ya ocurrió? ¿Siempre cambia?»

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Otras formas de trabajarlo

  • Tablas de contingencia y probabilidad condicional — El estudiante construye tablas de contingencia a partir de datos reales, calcula probabilidades condicionales P(A|B) y verifica si los eventos son independientes comparando P(A|B) con P(A).
  • Simulación de problemas de probabilidad condicional — En parejas, los estudiantes usan cartas, dados o simuladores digitales para estimar probabilidades condicionales empíricamente, las comparan con los valores teóricos y discuten la independencia de eventos.
6

Cómo lo evalúo

Cuatro niveles listos para la rúbrica del periodo.

Bajo

Calcula probabilidades simples y reconoce cuándo un problema involucra una condición previa.

Básico

Calcula P(A|B) usando la fórmula de probabilidad condicional y determina si dos eventos son independientes.

Alto

Resuelve problemas de probabilidad condicional con tablas de contingencia, aplica la regla de la multiplicación y verifica independencia formalmente.

Superior

Aplica el teorema de Bayes a problemas de diagnóstico y toma de decisiones, interpreta el valor predictivo positivo y negativo y evalúa críticamente pruebas estadísticas.

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Con qué cierro

  • ¿Cuál es la definición de probabilidad condicional P(A|B) y cómo se calcula?
  • Si P(A|B) = P(A), ¿qué puedes concluir sobre la relación entre los eventos A y B? ¿Qué implica esto para el cálculo de P(A∩B)?
  • En diagnósticos médicos se usa la probabilidad condicional para interpretar resultados de pruebas. ¿Qué consecuencias éticas podría tener confundir P(enfermedad|prueba positiva) con P(prueba positiva|enfermedad)?

Con qué se sostiene este plan

Los DBA no van solos: se apoyan en el enfoque del área y en los estándares del ciclo, y lo que aquí se enseña es lo que después evalúa la prueba Saber.

Enfoque del área

Enfoque de resolución de problemas y pensamiento matemático. La matemática como herramienta para comprender y transformar la realidad.

Competencias clave

Razonamiento lógico, comunicación matemática, modelación, formulación y resolución de problemas, elaboración de procedimientos.

Qué evalúa Saber en este ciclo

  • Planteamiento y resolución de problemasEstadístico-aleatorio · 9 estándares
  • Razonamiento y argumentaciónNumérico-variacional · 9 estándares
  • Razonamiento y argumentaciónGeométrico-métrico · 6 estándares
  • Comunicación, representación y modelaciónGeométrico-métrico · 3 estándares
Estándares del ciclo Décimo a undécimo · 27 en 5 procesos

Son los del ciclo al que pertenece el grado 11. La base no relaciona cada DBA con su estándar, así que aquí no se afirma cuál desarrolla cuál.

Pensamiento Numérico y Sistemas Numéricos

  • Analizo representaciones decimales de los números reales para diferenciar entre racionales e irracionales.
  • Reconozco la densidad e incompletitud de los números racionales a través de métodos numéricos, geométricos y algebraicos.
  • Comparo y contrasto las propiedades de los números (naturales, enteros, racionales y reales) y las de sus relaciones y operaciones para construir, manejar y utilizar apropiadamente los distintos sistemas numéricos.
  • Utilizo argumentos de la teoría de números para justificar relaciones que involucran números naturales.
  • Establezco relaciones y diferencias entre diferentes notaciones de números reales para decidir sobre su uso en una situación dada.

Pensamiento Espacial y Sistemas Geométricos

  • Identifico en forma visual, gráfica y algebraica algunas propiedades de las curvas que se observan en los bordes obtenidos por cortes longitudinales, diagonales y transversales en un cilindro y en un cono.
  • Identifico características de localización de objetos geométricos en sistemas de representación cartesiana y otros (polares, cilíndricos y esféricos) y en particular de las curvas y figuras cónicas.
  • Resuelvo problemas en los que se usen las propiedades geométricas de figuras cónicas por medio de transformaciones de las representaciones algebraicas de esas figuras.
  • Uso argumentos geométricos para resolver y formular problemas en contextos matemáticos y en otras ciencias.
  • Describo y modelo fenómenos periódicos del mundo real usando relaciones y funciones trigonométricas.
  • Reconozco y describo curvas y o lugares geométricos.

Pensamiento Métrico y Sistemas de Medidas

  • Diseño estrategias para abordar situaciones de medición que requieran grados de precisión específicos.
  • Resuelvo y formulo problemas que involucren magnitudes cuyos valores medios se suelen definir indirectamente como razones entre valores de otras magnitudes, como la velocidad media, la aceleración media y la densidad media.
  • Justifico resultados obtenidos mediante procesos de aproximación sucesiva, rangos de variación y límites en situaciones de medición.

Pensamiento Aleatorio y Sistemas de Datos

  • Interpreto y comparo resultados de estudios con información estadística provenientes de medios de comunicación.
  • Justifico o refuto inferencias basadas en razonamientos estadísticos a partir de resultados de estudios publicados en los medios o diseñados en el ámbito escolar.
  • Diseño experimentos aleatorios (de las ciencias físicas, naturales o sociales) para estudiar un problema o pregunta.
  • Describo tendencias que se observan en conjuntos de variables relacionadas.
  • Interpreto nociones básicas relacionadas con el manejo de información como población, muestra, variable aleatoria, distribución de frecuencias, parámetros y estadígrafos).
  • Uso comprensivamente algunas medidas de centralización, localización, dispersión y correlación (percentiles, cuartiles, centralidad, distancia, rango, varianza, covarianza y normalidad).
  • Interpreto conceptos de probabilidad condicional e independencia de eventos.
  • Resuelvo y planteo problemas usando conceptos básicos de conteo y probabilidad (combinaciones, permutaciones, espacio muestral, muestreo aleatorio, muestreo con remplazo).
  • Propongo inferencias a partir del estudio de muestras probabilísticas.

Pensamiento Variacional y Sistemas Algebraicos

  • Utilizo las técnicas de aproximación en procesos infinitos numéricos.
  • Interpreto la noción de derivada como razón de cambio y como valor de la pendiente de la tangente a una curva y desarrollo métodos para hallar las derivadas de algunas funciones básicas en contextos matemáticos y no matemáticos.
  • Analizo las relaciones y propiedades entre las expresiones algebraicas y las gráficas de funciones polinómicas y racionales y de sus derivadas.
  • Modelo situaciones de variación periódica con funciones trigonométricas e interpreto y utilizo sus derivadas.