quinta-feira, 23 de agosto de 2012

1.5 PADRÕES E RELAÇÕES NUMÉRICAS


Sabe-se que Pitágoras passou a vida fazendo conferências sobre números e figuras e com seus alunos formavam uma sociedade secreta que cobria a matemática de grandes mistérios.
As descobertas matemáticas eram conservadas tão em segredo que no século IV antes de Cristo, conta a lenda que, Hipassus, membro de uma dessas sociedades foi afogado no mar por ter transmitido a um leigo algumas verdades matemáticas.
Pitágoras colocou qualidades morais nos números e nas figuras. O um representava a razão, o dois representava a opinião, o quatro a justiça, o cinco, o matrimônio, pois era a fusão do três o primeiro número macho com o dois, o primeiro número fêmea.
Na videoteca da TV Escola encontramos o vídeo “O Legado de Pitágoras- Pitágoras e outros”, vale a pena assistir, http://tvescola.mec.gov.br


Haviam os números perfeitos, cujos divisores (diferentes do próprio número), se somados, reproduziam o próprio número. O primeiro era o 6, cujos divisores (diferentes de 6) são 1 , 2 e 3 , o segundo o 28, o terceiro 496 e o quarto 8128.

Vamos mostrar que o 28 também é perfeito e você deve mostrar que 496 também o é.
Os divisores de 28, distintos de 28 são: 1, 2, 4, 7 e 14. E por sua vez


Na época de Pitágoras ainda se contava através do uso de marcas e os pitagóricos eram observadores das formas geométricas. Daí a sua atenção para os números figurados. Estes como o próprio nome diz, resultam de arranjos com pontos de maneira a formar figuras geométricas como triângulos, quadrados, pentágonos, hexágonos.

Os números triangulares são formados acrescentando-se a um número, todos os seus precedentes. Como representado no desenho.













Há uma história acerca dos números triangulares, que mostra como a matemática deixava aos poucos de ser um instrumento à disposição dos comerciantes e artífices, para se transformar num conhecimento hermético, ou de mera recreação espiritual. Um comerciante pergunta a Pitágoras o que este lhes pode ensinar.
- “Ensinar-te-ei a contar” - responde Pitágoras.
– “Contar já sei...” - fala o comerciante.
- “E como conta tu?” – pergunta o filósofo.
E o comerciante começa:
- “Um, dois, três, quatro,...”
- “Pára!” - diz Pitágoras.
- “O que tomas por quatro é dez, o triângulo perfeito, o nosso símbolo!...”



EXEMPLO 5.1
Números Triangulares

Vamos determinar quantos pontos tem a figura . Observemos que cada número triangular, a partir de é obtido do anterior somando 2, 3, 4, 5, etc. pontos ao número triangular anterior.

é obtido somando 4 ao e tem tem 10 pontos

É fácil ver que tem 15 pontos. Observe o que faremos para obter o número de pontos do número triangular



.
e o número triangular tem 5.050 pontos, vejamos


Trocando a ordem das parcelas

somando:


.

O que fizemos foi somar duas vezes as 100 parcelas de .

De um modo geral, fazendo o mesmo para a figura






para

isto significa que



EXEMPLO 5.2 Números Quadrados

https://encrypted-tbn0.google.com/images?q=tbn:ANd9GcRCa1fWYS1flBci-rjAp5UkrdDueywJKdwlpyIkHwTmtf5DBMm_








Todo número ímpar pode ser escrito na forma . Ou na forma , como pode ser observado na Tabela 5.1
Tabela 5.1
n
2n-1
2n+1
0

1
1
1
3
2
3
5
3
5
7
4
7
9
5
9
11
...
...
...
100
199
201
...
...
...

Tem sentido essa expressão para os números ímpares, já que é par, para todo número natural n. O anterior a ele que é o é ímpar, assim como o seu posterior que é também é ímpar.

Voltando aos números quadrados

.
Encontre e .
Observando a expressão de , e , notamos que


E concluímos que para todo número natural n, o n-ésimo número quadrado é:


.

Observação:

A frase acima “e concluímos que para todo número natural n” é muito forte, muito rápida, no sentido de garantir que se uma afirmação é verdadeira para os números etc. seja verdadeira para todo número natural, por exemplo para o número ou para o número .

Podemos afirmar que a soma dos números ímpares:

ela é verdadeira para todo número natural n. Se fôssemos pelo rigor da matemática deveríamos provar a veracidade da igualdade, teríamos que provar que a igualdade é realmente verdadeira. Existe, nas regras da matemática, um método conhecido como Método da Indução Finita, com esse método conseguimos provar afirmações do tipo: para todo número natural. Para o momento fica apenas como observação.



EXEMPLO 5.3

Text Box:
Números Pentagonais

Vamos fazer um desenho ilustrativo.








e


somando as duas igualdades




agora vamos encontrar









e para todo número natural n ,



EXEMPLO 5.4
Text Box:  Números Hexagonais

Apresentamos a figura e a expressão geral para , efetue os cálculos como no exemplo anterior.


Para todo número natural n:




quarta-feira, 22 de agosto de 2012

1.4 NÚMEROS CONGRUENTES

Se a palavra congruência significa coerência, harmonia. O que sugere o título números congruentes?
O conceito de números congruentes foi introduzido por Karl Friedrich Gauss (1777-1885) no seu livro Disquisitiones Arithmeticae, publicado em 1801, quando ele tinha apenas 24 anos. Várias idéias de grande importância, que serviram de base para o desenvolvimento da Teoria dos Números, aparecem neste texto. A congruência trata da aritmética dos restos na divisão por um número fixado. Para ilustrar a idéia de congruência vamos estudar alguns exemplos.




EXEMPLO 4.1

Escrevemos os números em tabela e tentaremos encontrar alguma coerência entre aqueles da mesma coluna:

Tabela 4.1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49


Nesta tabela a coerência que observamos é a seguinte, na primeira coluna só aparecem os números que divididos por cinco deixam resto zero, são aqueles múltiplos de 5: 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35,

quociente 0 e resto 0

quociente 1 e resto 0

quociente 2 e resto 0

quociente 3 e resto 0

quociente 10 e resto 0


Na segunda só aparecem os números que divididos por cinco deixam resto igual a um, que são: 1, 6, 11, 16, 21, 26, 31, 36,
quociente 0 e resto 1

quociente 1 e resto 1

quociente 2 e resto 1

quociente 3 e resto 1
quociente 8 e resto 1

Na terceira os números cujo resto é dois: 2, 7, 12, 17, 22, 27, 32, 37,


Na quarta coluna o resto é três e na quinta, resto quatro. Pára por aí, porque na divisão por 5 o maior resto é quatro.

Os números de cada coluna são congruentes. Por exemplo, o zero é congruente ao 5, ao 10, ao 45, ao próprio 0, etc. O número 3 é congruente ao 3, ao 8, ao 13, ao 18, ao 128 porque 128 dividido por 5 deixa resto 3 assim como 18 dividido por 5.

O número 184 está na última coluna, porque quando dividido por 5 deixa resto 4.

Em que coluna estão os números 312 e 2293?


Se você escolher dois números da quarta coluna (coluna do resto 3) e subtrair o menor do maior, em que coluna estará a diferença? Se você fizer a soma deles, o resultado estará em qual coluna?



EXEMPLO 4.2

Text Box:  
Foto por: Klipang Torok

Observemos a harmonia nos fios desta teia de aranha. Vamos distribuir os números de 0 a 35 nos nós dos fios circulares. Em seguida os números 36 a 71. Cada fio circular corresponde a uma linha na Tabela 4.2 abaixo.


Text Box:











Esquematizando a teia.

Tabela 4.2
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
...
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
...
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
...
113
114
115
116
117
108
...
...
...
...
...
...
...
...
...
...
...
...
...
...
...
...
...


O número 864 aparece em qual fio? E o número 1.489?



EXEMPLO 4.3

Consideremos a seguinte questão: se hoje é quinta-feira, daqui a 123 dias, que dia da semana será? E há 123 dias passados, que dia da semana foi?

Consideremos a correspondência entre a sucessão de dias e o conjunto dos números inteiros. Ao dia de hoje (quinta-feira) associamos o número zero, ao dia de amanhã o 1, e assim por diante; ao dia de ontem (quarta-feira) associamos o , ao anteontem o , etc. Observemos a tabela:

Tabela 5.2
Domingo
Segunda
Terça
Quarta
Quinta
Sexta
Sábado







-11
-10
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16









O 13 e o 6 representam o mesmo dia da semana que é a quarta-feira, 11 e representam a segunda-feira, 22 e representam a sexta-feira.

Observemos as diferenças
é múltiplo de 7
é múltiplo de 7
também é múltiplo de 7

Dois inteiros representam o mesmo dia da semana quando a sua diferença é um múltiplo de 7.
Na coluna da quinta-feira estão os múltiplos inteiros de 7. Na coluna de sexta-feira, os que deixam resto 1 na divisão por 7. Na do sábado, os inteiros que deixam resto 2, e assim sucessivamente até a quarta-feira que deixa resto 6.

Precisamos saber qual é o resto quando dividimos 123 por 7.


a coluna que deixa resto 4 é a segunda-feira.

E como

Então está na coluna do resto 3 que é o domingo.




domingo, 12 de agosto de 2012

1.2 CRITÉRIOS DE DIVISIBILIDADE

Para a palavra critério, encontramos no dicionário Aurélio:
Critério: sm. O que serve de norma para julgar; caracteres que distinguem o erro da verdade; ...