Calculadora gráfica

Una calculadora gráfica (también llamada calculadora gráfica o calculadora con pantalla gráfica ) es un ordenador de mano capaz de trazar gráficos , resolver sistemas de ecuaciones y realizar otras tareas con variables . La mayoría de las calculadoras gráficas más populares son programables , lo que permite al usuario crear programas personalizados, generalmente para aplicaciones científicas, de ingeniería o educativas. Cuentan con pantallas grandes que muestran varias líneas de texto y cálculos.

Una de las primeras calculadoras gráficas fue diseñada en 1921 por la ingeniera eléctrica Edith Clarke . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} La calculadora se utilizaba para resolver problemas relacionados con la transmisión de energía eléctrica por línea. ^{[ 4 ]}

Casio produjo la primera calculadora gráfica disponible comercialmente ( fx-7000G ) en 1985. Sharp produjo su primera calculadora gráfica en 1986, seguida por Hewlett Packard en 1988 y Texas Instruments en 1990. ^{[ 5 ]}

Existen muchas calculadoras gráficas que no requieren hardware dedicado, sino que funcionan en un dispositivo a través de un navegador web o como una aplicación. Entre las calculadoras gráficas más destacadas de este tipo se encuentran Desmos y GeoGebra . ^{[ 11 ] [ 12 ]} Las calculadoras de software generalmente se dividen en dos categorías: herramientas de software nativas y emuladores de modelos de calculadoras físicas, como la TI-84 Plus CE virtual y la fx-cg50. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

Las calculadoras gráficas de software funcionan en dispositivos comunes como teléfonos inteligentes y ordenadores personales. Las interfaces suelen funcionar con entrada de teclado y/o botones virtuales. Los programas de calculadoras gráficas a menudo permiten la representación gráfica interactiva o dinámica, y algunos, como Desmos y GeoGebra, se actualizan periódicamente para añadir funciones o corregir errores. ^{[ 15 ] [ 16 ]}

Las actitudes hacia las calculadoras gráficas y otras calculadoras en la educación han evolucionado a lo largo de los años, y si bien algunas jurisdicciones prohíben su uso para trabajos en clase o exámenes, otras permiten o incluso exigen su uso, particularmente para clases de cálculo y trigonometría .

En 2022, Amplify compró Desmos Education / Curriculum. ^{[ 17 ]}

• América del Norte : los profesores de matemáticas de secundaria permiten e incluso animan a sus alumnos a usar calculadoras gráficas en clase. En algunos casos (especialmente en cursos de cálculo ) son obligatorias . ^{[ 18 ] [ 19 ]}
• El College Board de los Estados Unidos permite el uso de la mayoría de las calculadoras gráficas que no tienen un teclado estilo QWERTY para algunas partes de sus exámenes AP y SAT . Se permiten calculadoras con CAS en los exámenes AP, ^{[ 20 ]} pero no en los exámenes SAT. ^{[ 21 ]} El examen ACT y las escuelas IB no permiten el uso de calculadoras con sistemas de álgebra computacional. ^{[ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]}
• Reino Unido : se permite el uso de calculadoras gráficas en los cursos de matemáticas de nivel A , aunque no son obligatorias y los exámenes están diseñados para ser, en general, "neutrales en cuanto al uso de calculadoras". De manera similar, en GCSE , todos los cursos actuales incluyen un examen en el que no se permite el uso de ningún tipo de calculadora, pero los estudiantes pueden usar calculadoras gráficas en otros exámenes. El uso de calculadoras gráficas en GCSE no está muy extendido, probablemente debido al coste. El uso de CAS no está permitido ni en los niveles A ni en los GCSE . Del mismo modo, tampoco se permiten calculadoras con distribución de teclado QWERTY. ^{[ 25 ] [ 26 ]} El SQA escocés permite el uso de calculadoras gráficas en los exámenes de matemáticas (excepto en el examen 1, que es exclusivamente sin calculadora); sin embargo, estas deben ser revisadas antes de los exámenes por los supervisores o entregadas por el centro examinador, ya que ciertas funciones/información no se pueden almacenar en una calculadora durante el examen. ^{[ 27 ]}
• En Finlandia y Eslovenia , y en algunos otros países, está prohibido usar calculadoras con funciones de cálculo simbólico ( CAS ) o gráficos 3D en el examen de acceso a la universidad . Sin embargo, esto cambió en el caso de Finlandia, ya que las calculadoras con funciones simbólicas se permitieron a partir de la primavera de 2012.
• Noruega – En algunas universidades técnicas como NTNU y NHH , solo se permiten calculadoras sin capacidades de comunicación inalámbrica como enlaces IR . ^{[ 28 ] [ 29 ]}
• Australia : las políticas varían de un estado a otro.
  • Victoria – el VCE especifica las calculadoras aprobadas como aplicables para sus exámenes de matemáticas. Para Matemáticas Avanzadas se puede utilizar una calculadora gráfica aprobada (por ejemplo, TI-83 / 84 , Casio 9860 , HP-39G ) o una CAS (por ejemplo , TI-89 , la serie ClassPad , HP-40G ). Métodos Matemáticos (CAS) tiene un examen sin tecnología que consta de preguntas de respuesta corta y algunas de respuesta extendida. También tiene un examen con tecnología que consta de preguntas de respuesta extendida y de opción múltiple: se asume una CAS para Métodos Matemáticos (CAS). Matemáticas Especializadas tiene un examen sin tecnología y un examen con tecnología en el que se puede utilizar una calculadora gráfica aprobada o una CAS. No es necesario borrar la memoria de la calculadora. En asignaturas como Física y Química, los estudiantes solo pueden usar una calculadora científica estándar. ^{[ 30 ]}
  • Australia Occidental : todos los exámenes de ingreso a la educación superior en Matemáticas incluyen una sección con calculadora que presupone que el estudiante dispone de una calculadora gráfica; también se permiten calculadoras con CAS. En asignaturas como Física, Química y Contabilidad, solo se permiten calculadoras no programables. ^{[ 31 ]}
  • Nueva Gales del Sur : las calculadoras gráficas están permitidas para el examen de Certificado de Educación Secundaria Superior de Matemáticas Generales , ^{[ 32 ]} pero no están permitidas en los cursos de Matemáticas de nivel superior.
• China - Únicamente el examen de ingreso a la universidad de Shanghái permite el uso de calculadoras sin funciones gráficas ni memoria. Excepto en Shanghái, las demás provincias y ciudades no permiten el uso de calculadoras, por lo que, en general, están prohibidas en la educación primaria y secundaria en la mayor parte de China. ^{[ 33 ]}
• India - Las calculadoras están prohibidas en la educación primaria y secundaria. (El ICSE permite la Casio fx-82MS, o una calculadora científica equivalente en los exámenes de 12.º grado). También están prohibidas en los exámenes de ingreso realizados por la Agencia Nacional de Pruebas, como el JEE . ^{[ 34 ]} Los cursos de grado y diploma universitario tienen sus propias reglas sobre el uso de modelos de calculadoras permitidos en los exámenes. Las calculadoras científicas Casio fx-991MS, fx-991ES, fx-100MS y fx-350MS se utilizan en muchos cursos de grado y diploma universitario. Estas calculadoras también están permitidas para los exámenes universitarios, ya que no son programables, puesto que las calculadoras programables no están permitidas en los exámenes universitarios. Durante los exámenes GATE en línea y otros exámenes competitivos, a los candidatos se les proporciona una calculadora científica virtual, ya que no se permiten calculadoras físicas de ningún tipo.
• Nueva Zelanda – Las calculadoras que se consideran capaces de realizar manipulaciones algebraicas de alto nivel están prohibidas en los exámenes NCEA a menos que estén específicamente permitidas por un estándar o una prescripción de la asignatura. Esto incluye calculadoras como la serie TI-89..
• Turquía – cualquier tipo de calculadora está prohibida en todas las escuelas primarias y secundarias. ^{[ 35 ]}
• Singapur : las calculadoras gráficas se utilizan en los institutos preuniversitarios; son obligatorias en la prueba de matemáticas de los exámenes GCE 'A' Levels, y la mayoría de los centros utilizan la TI-84 Plus o la TI-84 Plus Silver Edition .
• Países Bajos – Los estudiantes de bachillerato están obligados a usar calculadoras gráficas durante las pruebas y exámenes de los últimos tres años. La mayoría usa la TI-83 Plus o la TI-84 Plus , pero se permiten otras calculadoras gráficas, como la Casio fx-9860G y la HP-39G . Casi siempre se permite el uso de calculadoras gráficas en lugar de calculadoras normales durante los exámenes, lo que a veces lleva a que se preparen chuletas con antelación y se intercambien antes de que empiece la prueba mediante cables de conexión.
• Israel – En el examen de matemáticas Bagrut (equivalente a los A-Levels británicos) está prohibido el uso de calculadoras gráficas, además de las calculadoras programables. ^{[ 36 ]} Los cursos de grado y diploma universitario tienen sus propias normas sobre el uso y los modelos de calculadoras permitidos en los exámenes.

La mayoría de las calculadoras gráficas, así como algunas calculadoras científicas sin función gráfica y las calculadoras para programadores, pueden programarse para automatizar series de cálculos complejos y de uso frecuente, así como aquellos a los que no se puede acceder desde el teclado.

Para muchas calculadoras gráficas, incluidos los modelos de TI y Casio, los usuarios pueden escribir programas en una computadora y cargarlos en la calculadora. ^{[ 37 ] [ 38 ]} Las herramientas comunes para este proceso incluyen cables de enlace a PC y el software correspondiente para la calculadora específica, editores de texto o editores hexadecimales configurables y entornos de programación especializados que admiten varios lenguajes en la computadora.

Las calculadoras antiguas utilizaban tarjetas magnéticas y soportes similares para almacenar programas; sin embargo, el aumento de la memoria interna ha convertido el almacenamiento interno en el método predominante. Algunas calculadoras modernas también admiten tarjetas de memoria externas.

Un cable o un transceptor IrDA que conecta la calculadora a un ordenador facilita el proceso y amplía otras posibilidades, como programas integrados de hojas de cálculo, bases de datos, gráficos y procesamiento de textos. La segunda opción consiste en programar la propia calculadora. Esto se facilita gracias a la inclusión de editores de texto a pantalla completa y otras herramientas de programación en el conjunto de funciones predeterminado de la calculadora o como opciones adicionales. Algunas calculadoras tienen teclados QWERTY y otras pueden conectarse a un teclado externo, cuyo tamaño puede ser similar al de un teclado de ordenador estándar de 102 teclas. La programación es una de las principales aplicaciones del software y los cables utilizados para conectar las calculadoras a los ordenadores.

Los lenguajes de programación más comunes para calculadoras son similares a los lenguajes de macros de pulsación de teclas y variantes de BASIC . Estos últimos pueden tener un amplio conjunto de funciones, similar al de BASIC en las computadoras, que incluye manipulación de caracteres y cadenas, sentencias condicionales y bifurcaciones avanzadas, sonido, gráficos y más, incluyendo, por supuesto, el amplio espectro de funciones matemáticas, de cadenas, de manipulación de bits, de base numérica, de entrada/salida y gráficas integradas en la máquina.

La mayoría de las calculadoras que se pueden conectar a una computadora se pueden programar en lenguaje ensamblador y código máquina, aunque en algunas solo es posible mediante exploits. Los lenguajes ensamblador y máquina más comunes son para TMS9900 , SH-3 , Zilog Z80 y varios chips Motorola (por ejemplo, un 68000 modificado ), que funcionan como procesadores principales de las máquinas, aunque muchos (no todos) están modificados en cierta medida para su uso en otros entornos. Algunos fabricantes no documentan e incluso desaconsejan la programación en lenguaje ensamblador de sus máquinas, ya que deben programarse de esta manera, creando el programa en la PC y luego transfiriéndolo a la calculadora mediante diversos métodos improvisados.

Otros lenguajes de programación integrados incluyen lenguajes diseñados específicamente para este fin, variantes de Eiffel , Forth y Lisp , y funciones de scripts de comandos que son similares en función a la programación por lotes/shell y otros lenguajes de interconexión en las computadoras, pero generalmente no son tan completos.

Algunas calculadoras, especialmente aquellas con funciones similares a las de las PDA, cuentan con sistemas operativos propios, como el sistema operativo propietario de TI para sus modelos más recientes, MS-DOS , Windows CE y, en raras ocasiones, Windows NT 4.0 Embedded y versiones posteriores, así como Linux . Los experimentos realizados con las calculadoras TI-89 , TI-92 , TI-92 Plus y Voyage 200 demuestran la posibilidad de instalar algunas variantes de otros sistemas, como una versión reducida de CP/M-68K , un sistema operativo que se ha utilizado en dispositivos portátiles en el pasado.

En el lado del ordenador se utilizan herramientas que permiten programar las calculadoras en C/C++ y posiblemente en Fortran y lenguaje ensamblador, como HPGCC , TIGCC y otras. La memoria flash es otro medio para transmitir información hacia y desde la calculadora.

La mayoría de las calculadoras gráficas incorporan hojas de cálculo que suelen integrarse con Microsoft Excel en el ordenador. Actualmente, no existen en el mercado hojas de cálculo con macros y otras funciones de automatización integradas en la calculadora. En algunos casos, las funciones de listas, matrices y cuadrículas de datos pueden combinarse con el lenguaje de programación nativo de la calculadora para obtener el efecto de una hoja de cálculo con macros y scripts habilitados.

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  Casio fx-7000GA, c. 1987 , una versión mejorada del fx-7000G.
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  HP28S, c. 1989, la primera calculadora gráfica fabricada por Hewlett-Packard.
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  TI-81, c. 1990, la primera calculadora gráfica fabricada por Texas Instruments.
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  HP48 Series, c. 1992, la primera calculadora gráfica de HP en utilizar la notación polaca inversa (RPN) y también la expansión mediante tarjeta SD.
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  TI-92, c. 1996, la primera calculadora gráfica con formato de PDA, la primera calculadora gráfica con sistema de álgebra computacional (CAS) y la primera calculadora gráfica con capacidad de gráficos 3D.
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  La TI-83, lanzada alrededor de 1996, fue una de las calculadoras gráficas de mayor éxito comercial y precursora de las aún más exitosas TI-84 y TI-84 Plus.
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  Casio Classpad 300, c. 2003, la primera calculadora gráfica con pantalla táctil.

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• Calculadora científica

• Dick, Thomas P. (1996). Mucho más que un juguete. Calculadoras gráficas en el cálculo de la escuela secundaria. En P. Gómez y B. Waits (Eds.), Roles de las calculadoras en el aula pp 31–46). Una Empresa Docente.
• Ellington, AJ (2003). Un metaanálisis de los efectos de las calculadoras en el rendimiento y los niveles de actitud de los estudiantes en clases de matemáticas preuniversitarias. Journal for Research in Mathematics Education. 34(5), 433–463.
• Heller, JL, Curtis, DA, Jaffe, R., & Verboncoeur, CJ (2005). Impacto del uso de calculadoras gráficas portátiles en el rendimiento estudiantil en álgebra 1: Heller Research Associates.
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