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LIVRO DO PROFESSOR MARCIA VIVIANE BARBETTA MANOSSO MICHELLY DELA VEDOVA COSTA MATE MÁTICA ENSINO MÉDIO 1a Edição laboratório de Projeto Gráfico: Gil Marcel Cordeiro Diagramação: Mateus Marcos Bonn Revisão Ortográfica: Neusa Maria Andreoli Fábrica: Rua Nápoles, 149 / Atuba / Colombo -PR Show Room e vendas: Rua Ricardo Lemos, 404 / Ahú / Curitiba – PR Fone: 0800 41 6255 www.brinkmobil.com.br Título do livro: Laboratório de Matemática – Ensino Médio Ciclo: Ensino Médio Compontente curricular: Matemática Autoras: Marcia Viviane Barbetta Manosso Michelly Dela Vedova Costa C837 M285 Costa, Michelly Dela Vedova/Manosso, Márcia Viviane Barbetta – 2020 Laboratório de Matemática - Ensino Médio – Michelly Dela Vedova Costa/Márcia Viviane Barbetta Manosso – Curitiba – Brink Mobil Equipamentos Educacionais Ltda. – 1ª ed. – 2020. ISBN 978-65-87758-21-3 1.Matemática 2. Ensino Médio 3.Título CDD 510 FICHA TÉCNICA LA BO RA TÓ RI O DE M AT EM ÁT IC A APRESEN TAÇÃO M AT EM ÁT IC A | E NS IN O M ÉD IO Para fins de reflexão, é importante o professor estar atento às metodologias de ensino da matemática, às diferentes possibilidades didáticas e aos estudos sobre Educação Matemática. Com o objetivo de evitar obstáculos didáticos, por exemplo, podemos visualizar sólidos geométricos com a utilização de materiais didáticos manipuláveis, evitando as representações em perspectiva no quadro, e substituindo uma representação bidimensional pelo objeto real tridimensional. Neste contexto, deve ser selecionado o material mais apropriado para cada situação didática. No ambiente escolar ocorrem muitas situações que dificultam a realização de aulas práticas. Dentre os vários motivos, destaca-se a falta de material didático, a falta de práticas pedagógicas vinculadas ao conteúdo, o tempo disponível para elaborar aulas com material didático manipulável e a falta de formação para o uso desses recursos. O contexto impede e o professor evita, na maior parte do tempo, essas inserções, limitando a oportunidade que o aluno teria de vivenciar as situações de aprendizagem no contexto do laboratório de ensino da Matemática. Com o Laboratório de Matemática há outra opção didática para o ensino, em que o aluno percebe a evolução e a articulação entre os conteúdos implícitos na prática e faz a relação com o saber, ao participar e discutir suas observações com colegas e professor. Neste livro serão apresentadas orientações aos professores e propostas de atividades com os materiais didáticos manipuláveis que compõem o laboratório. Os capítulos estão organizados nas grandes áreas da matemática, como propõe a BNCC, contemplando as seguintes unidades: Números e Álgebra, Geometria e Medidas. Cabe ressaltar que este livro traz apenas algumas sugestões e possibilidades para inspirar os professores. Um dos objetivos do Laboratório de Ensino de Matemática é possibilitar a exploração e a criação de práticas experimentais. Assim, é papel do professor inventar, testar e adaptar atividades com o uso dos recursos do laboratório, adaptar as práticas apresentadas para a realidade de cada turma, tornando-as mais fáceis ou mais complexas, bem como utilizar contextos similares para explorar conceitos matemáticos diferentes dos sugeridos ou até mesmo criar experimentos totalmente novos com os materiais didáticos. Bom trabalho! 4 5 LA BO RA TÓ RI O DE M AT EM ÁT IC A 05 Ensino e Aprendizagem de Matemática 08 BNCC e os Materiais didáticos manipuláveis 14 Composição 15 Unidade 1 _ Números e Álgebra 16 Conjunto de Produtos Notáveis MAT_01NA01 28 Conjunto para Funções Afins e Quadráticas MAT_01NA02 38 Unidade 2 _ Geometria e Medidas 39 Conjunto de Figuras Planas MAT_02GM01 45 Eixos Articuláveis com Transversal MAT_02GM02 55 Triângulo Articulável MAT_02GM03 63 Quadro de Geometria Plana MAT_02GM04 72 Conjunto de Tales MAT_02GM05 78 Sólidos Geométricos MAT_02GM06 86 Sólidos de Revolução MAT_02GM07 93 Ciclo Trigonométrico MAT_02GM08 100 Referências sumário Ca nv a/ Ve cte ez y M AT EM ÁT IC A | E NS IN O M ÉD IO 4 5 ENSINO E APRENDIZAGEM EM MATEMÁTICA No texto a seguir são apresentadas brevemente algumas pesquisas e discussões so- bre o ensino de Matemática e a formação de professores, buscando analisar conceitos do campo de estudo da Educação Matemática inerentes à relação de ensino e aprendizagem, de forma a evidenciar a utilização de materiais didáticos manipuláveis de Matemática e sua possível influência no saber do aluno. O professor muitas vezes se questiona se o aluno realmente entendeu o que foi explicado e repensa o processo de ensi- no e aprendizagem a partir de uma nova reflexão sobre sua metodologia, gerando novos significados para seu saber e as relações que poderia fazer para ensinar determinado conteúdo. Nesse sentido, busca-se a fundamentação da didática da matemática. Segundo Pais (2011, p.11), A didática da matemática é uma das tendências da grande área de educação matemática, cujo objeto de estudo é a ela- boração de conceitos e teorias que sejam compatíveis com a especificidade educa- cional do saber escolar matemático, pro- curando manter fortes vínculos com a for- mação de conceitos matemáticos, tanto em nível experimental da prática pedagó- gica como no território teórico da pesqui- sa acadêmica (PAIS, 2011, p.11). As tendências são de extrema impor- tância para o professor conhecer as dife- rentes metodologias, pois elas estão mais presentes no cotidiano escolar e se vincu- lam às práticas pedagógicas da Educação Básica. No ambiente de laboratório de matemática pode-se identificar a relação com algumas tendências metodológicas, entre elas a Resolução de Problemas, a Modelagem Matemática, a Investigação Matemática, os Jogos e Brincadeiras, as Mídias Tecnológicas e a História da Ma- temática. Na educação escolar propõem-se si- tuações didáticas para ensinar determi- nado conceito matemático e, na busca da compreensão da teoria, realizamos um experimento que a verifica. As referências da teoria sobre o contrato didático estão nas pesquisas de Brousseau (1998), que afirmam existir na prática pedagógica de- terminadas regras que se vinculam a esse processo didático. São decisões estabe- lecidas entre o professor e os alunos, as quais podem ser modificadas conforme o andamento da situação didática. Ao pro- por aos alunos uma aula de laboratório, buscam-se alguns critérios para o desen- volvimento da aula – um contrato didático para cumprir nossa atividade prática, em que se trabalha em grupos e deve-se focar a intenção pedagógica e buscar o conhe- cimento matemático com as dinâmicas estabelecidas. A relação com o saber pode estar em nosso cotidiano, em situações, lugares, pessoas ou palavras que se relacionam. Pode-se dizer que a relação com o sa- ber do professor é consigo, com os ou- tros e com o mundo. A linguagem que o professor usa em relação ao seu saber é apresentada aos alunos, que fazem suas interpretações, geram significados e no- vos saberes. Considera-se que conheci- mento, aprendizagem e saberes formam Didática da Matemática Contrato Didático Relação com o SaberTendências Metodológicas LA BO RA TÓ RI O DE M AT EM ÁT IC A 6 7 um conjunto de relações que fazem parte de nossa educação desde o nascimento, num processo longo e contínuo. Assim, a formação é contínua, estamos sempre numa constante busca pelo saber. A fun- damentação para esse conceito se dá a partir das leituras da obra Da Relação com o Saber, de Bernad Charlot (2000). Quando se faz a contextualização de determinado conteúdo a ser ensinado, tem-se um saber ensinado, um saber em que o aluno gera significados para si, para os outros e para o mundo. Nem sempre os conceitos matemá- ticos foram ensinados a partir de apli- cações ou uso de materiais didáticos manipuláveis que podem contribuircom a aprendizagem ao investigar conceitos matemáticos e estabelecer relações com o saber do aluno. A linguagem do saber científico é diferente daquela que temos para o saber escolar. O ensino da matemá- tica escolar permeia o saber do professor e o saber do aluno. Ao se preocupar com o ensino, na busca de vincular o saber cien- tífico ao saber escolar, tem-se a transposi- ção didática. Segundo descreve Yves Che- vallard (1991), a transposição didática é a organização do saber matemático para adequá-lo à intencionalidade e ao contex- to inserido quando se tem os diferentes saberes no processo de ensino e apren- dizagem: o saber científico, o saber do professor e o do aluno. Na transposição didática, pode-se articular teoria e concei- tos por meio de práticas pedagógicas. A linguagem do livro didático já faz parte de uma transposição didática que oportuniza situações que viabilizam a relação com o saber escolar para a Educação Básica. Podemos visualizar uma representa- ção desses saberes na imagem, a seguir. Transposição Didática Compreendemos como saber cientí- fico (saber sábio) a produção científica. Sua releitura se configura em saber cien- tífico didatizado (saber a ser ensinado). No espaço escolar o saber do professor (saber ensinado) se configura no proces- so de transposição didática desse co- nhecimento para o saber do aluno (saber aprendido). É importante salientar que nem sempre se pode garantir que o que é ensinado é aprendido pelo aluno, mas, uma vez compreendido pelo aluno, há a construção de novos significados e co- nhecimentos, e tem-se o saber aprendido. Ao pensar na ruptura dos conceitos antigos da Matemática e estabelecer os atuais, é feita uma reflexão a respeito dos possíveis obstáculos didáticos que o professor enfrenta ao ensinar determina- do conceito. Nas diferentes fases de seu aprendizado, o aluno realiza novas des- cobertas no ambiente escolar, passa por obstáculos didáticos criados nos níveis anteriores de seu aprendizado, por causa de situações ou linguagens utilizadas no processo de ensino da matemática. Para compreender um pouco a abordagem des- se conceito sobre obstáculo didático, Pais (2011, p.46-47) apresenta um exemplo so- Obstáculos Didáticos O SABER CIENTÍFICO O SABER CIENTÍFICO DIDATIZADO O SABER DO PROFESSOR O SABER DO ALUNO M AT EM ÁT IC A | E NS IN O M ÉD IO 6 7 Para cada situação didática é impor- tante que o professor selecione o material mais apropriado, considerando o objeto de estudo, o objetivo, a faixa etária, e outros fatores. No contexto de um laboratório de Matemática, há várias opções de mate- riais didáticos para explorar, por exemplo: os conceitos de geometria espacial, como os sólidos geométricos em acrílico, os sólidos de revolução, entre outros. Mas, o que são materiais didáticos? Para Lo- renzato (2012, p.18), o material didático (MD) pode ser algo útil para o professor no processo de ensino e aprendizagem: “para apresentar um assunto, para motivar os alunos, para auxiliar a memorização de resultados, para facilitar a redescoberta pelos alunos? São respostas a essas per- guntas que facilitarão a escolha do MD mais conveniente à aula”. O Laboratório de Matemática tem como principal objetivo propiciar a rela- ção entre a teoria e a prática. Os recur- sos que o compõem favorecem a utiliza- Material Didático Laboratório de Matemática bre a representação do cubo em perspectiva, um conceito de geometria espacial, na qual se faz um desenho em perspectiva do objeto tridimensional. Assim, embora todas as faces do cubo sejam quadradas, o aluno visualiza uma imagem com o quadrado na face da frente e um paralelogramo na face superior, que na realidade é um quadrado. Ainda podem surgir complicações na explicação para o aluno do conceito dos ângulos internos do quadrado, que são formados por ângulos retos, enquanto na visualização do paralelogramo, o aluno percebe que isso não se verifica. Nesse momento é criado o obstáculo didático, que pode ser fixado pelo aluno e gerar futuros problemas em sua interpretação sobre a representa- ção de outros poliedros. No Ensino Fundamental Anos iniciais, alguns professores ensinavam o sistema posi- cional separando unidade, dezena e centena da unidade de milhar por um ponto (o mais indicado é deixar um espaço). Dependendo de como isso é fixado pelo aluno, ele terá difi- culdades com a representação da multiplicação, que é um ponto. No Ensino Médio tem-se outro problema, ao realizar operações com a calculadora, o aluno pode acabar inserindo o ponto no momento de representar os números desejados. Na calculadora esse ponto é compreendido como a vírgula, então, o número inteiro muda para uma representação decimal. ção de tendências metodológicas, como investigação matemática, resolução de problemas e modelagem matemática, que se fundamentam no princípio de estimular as crianças e adolescentes a raciocinar, representar, comunicar e argumentar ma- tematicamente. Assim, com o apelo ao tátil e visu- al, os recursos possibilitam que o aluno construa seu conhecimento ao manipu- lar e explorar os recursos de forma inte- rativa, investigativa e experimental, bus- cando resolver problemas. Dessa maneira, são estabe- lecidas conexões entre os materiais e os diferentes ob- jetos de estudo da matemáti- ca, entre estes e o cotidiano do aluno, e entre estes e os demais componentes curriculares. Por isso, o Laboratório de Matemática, com seus mate- riais didáticos manipuláveis, cria um ambiente de explora- ção e descobertas que cola- boram com um aprendiza- do significativo para os adolescentes. Fr ee pi k LA BO RA TÓ RI O DE M AT EM ÁT IC A 8 9 E OS MATERIAIS DIDÁTICOS MANIPULÁVEIS O ensino e aprendizagem de matemá- tica no Ensino Médio deve ser repleto de ações que ampliem o letramento matemá- tico iniciado na etapa anterior, através do estímulo, por exemplo, da argumentação matemática. Assim, novos conhecimen- tos específicos devem promover proces- sos mais elaborados de reflexão e de abs- tração, que deem sustentação a modos de pensar que permitam aos estudantes for- mular e resolver problemas em diversos contextos com mais autonomia e recursos matemáticos (BNCC, 2018, p. 529). Logo, o foco deve ser na construção de uma vi- são integrada da Matemática na perspec- tiva de relacioná-la a objetos concretos e diferentes contextos da realidade. Diante dessas considerações, a Base Nacional Comum Curricular (BNCC, 2018, p. 530) elenca, para o Ensino Médio, com- petências específicas a serem desenvol- vidas pelos estudantes na área de Mate- mática e suas Tecnologias. Atreladas às competências específicas, são indicadas também algumas habilidades a serem al- cançadas nessa etapa. Para garantir o desenvolvimento ma- temático integral e significativo do estu- dante, planejamento escolar, currículo e proposta pedagógica devem ser articula- dos aos pressupostos da BNCC e aos es- tudos na área da Educação Matemática, LA BO RA TÓ RI O DE M AT EM ÁT IC A que apontam a relevância da exploração do objeto concreto na construção de no- vos saberes. Assim, com o objetivo de facilitar o planejamento docente, apresen- tamos as tabelas a seguir com algumas sugestões de materiais didáticos mani- puláveis do Laboratório de Matemática Ensino Médio que se relacionam com as competências e habilidades apresentadas na BNCC. BNCC Ca nv a M AT EM ÁT IC A | E NS IN O M ÉD IO 8 9 COMPETÊNCIA ESPECÍFICA 1 Utilizar estratégias, conceitos e procedimentos matemáticos para interpretar situações em diversos contextos, sejam atividades cotidianas, sejam fatos das Ciências da Natureza e Huma- nas, das questões socioeconômicas ou tecnológicas, divulgados por diferentes meios, de modo a contribuir para uma formação geral. Habilidades Indicação domaterial didático (EM13MAT101) Interpretar criticamente situa- ções econômicas, sociais e fatos relativos às Ciências da Natureza que envolvam a variaçãode grandezas, pela análise dos gráficos das funções representadas e das taxas de varia- ção, com ou sem apoio de tecnologias digitais. Conjunto para funções afins e quadráticas com multicronômetro - MX-PI3M (EM13MAT105) Utilizar as noções de transfor- mações isométricas (translação, reflexão, rota- ção e composições destas) e transformações homotéticas para construir figuras e analisar elementos da natureza e diferentes produções humanas (fractais, construções civis, obras de arte, entre outras). Conjunto de Matemática: quadro de Tales; cinco tábuas de proporção, Tales - MX-EXPM COMPETÊNCIA ESPECÍFICA 2 Propor ou participar de ações para investigar desafios do mundo contemporâneo e tomar decisões éticas e socialmente responsáveis, com base na análise de problemas sociais, como os voltados a situações de saúde, sustentabilidade, das implicações da tecnologia no mundo do trabalho, entre outros, mobilizando e articulando conceitos, procedimentos e linguagens próprios da Matemática. Habilidades Indicação domaterial didático (EM13MAT201) Propor ou participar de ações adequadas às demandas da região, preferen- cialmente para sua comunidade, envolvendo medições e cálculos de perímetro, de área, de volume, de capacidade ou de massa. Conjunto de Matemática: quadro de geometria plana; conjunto de dez tábuas de geometria plana - MX-EXPM Sólidos Geométricos: conjunto de seis sólidos geométricos (PC-32) hexaedro regular (PC-6); paralelepípedo (PC-4); prisma de base tra- pezoidal (PC-5); esfera com secção (PC-0S); esfera inscrita em cilindro (PC-0C); pirâmide regular pentagonal (PC-3). M AT EM ÁT IC A | E NS IN O M ÉD IO LA BO RA TÓ RI O DE M AT EM ÁT IC A 10 11 LA BO RA TÓ RI O DE M AT EM ÁT IC A COMPETÊNCIA ESPECÍFICA 3 Utilizar estratégias, conceitos, definições e procedimentos matemáticos para interpretar, construir modelos e resolver problemas em diversos contextos, analisando a plausibilidade dos resultados e a adequação das soluções propostas, de modo a construir argumentação consis- tente. Habilidades Indicação domaterial didático (EM13MAT301) Resolver e elaborar problemas do cotidiano, da Matemática e de outras áreas do conhecimento, que envolvem equações lineares simultâneas, usando técnicas algébri- cas e gráficas, com ou sem apoio de tecnolo- gias digitais. Conjunto para funções afins e quadráticas com multicronômetro - MX-PI3M (EM13MAT302) Construir modelos empregan- do as funções polinomiais de 1º ou 2º graus, para resolver problemas em contextos diver- sos, com ou sem apoio de tecnologias digitais. Conjunto de Matemática: quadro de Produtos Notáveis; cinco tábuas de Produtos Notáveis - MX-EXPM Conjunto para funções afins e quadráticas com multicronômetro - MX-PI3M (EM13MAT306) Resolver e elaborar proble- mas em contextos que envolvem fenômenos periódicos reais (ondas sonoras, fases da lua, movimentos cíclicos, entre outros) e comparar suas representações com as funções seno e cosseno, no plano cartesiano, com ou sem apoio de aplicativos de álgebra e geometria. Grade para medidas de senos, cossenos e tangente - BM-GSEN Conjunto de matemática: quadro com ciclo trigonométrico; cinco tábuas trigonométricas - MX-EXPM (EM13MAT307) Empregar diferentes métodos para a obtenção da medida da área de uma superfície (reconfigurações, aproximação por cortes etc.) e deduzir expressões de cálculo para aplicá-las em situações reais (como o remanejamento e a distribuição de plantações, entre outros), com ou sem apoio de tecnolo- gias digitais. Conjunto de Matemática: quadro de Produtos Notáveis; cinco tábuas de Produtos Notáveis - MX-EXPM Conjunto de Figuras Planas- MX-FPG Conjunto de Matemática: quadro de geometria plana; conjunto de dez tábuas de geometria plana - MX-EXPM M AT EM ÁT IC A | E NS IN O M ÉD IO 10 11 M AT EM ÁT IC A | E NS IN O M ÉD IO (EM13MAT308) Aplicar as relações métricas, incluindo as leis do seno e do cosseno ou as noções de congruência e semelhança, para resolver e elaborar problemas que envolvem triângulos, em variados contextos. Triângulo Articulável - MX-TA1 Conjunto de Matemática: quadro de Tales; cinco tábuas de proporção, Tales - MX-EXPM Grade para medidas de senos, cossenos e tangente - BM-GSEN Conjunto de matemática: quadro com ciclo trigonométrico; cinco tábuas trigonométricas - MX-EXPM (EM13MAT309) Resolver e elaborar proble- mas que envolvem o cálculo de áreas totais e de volumes de prismas, pirâmides e corpos redondos em situações reais (como o cálculo do gasto de material para revestimento ou pinturas de objetos cujos formatos sejam composições dos sólidos estudados), com ou sem apoio de tecnologias digitais. Sólidos Geométricos: conjunto de seis sólidos geométricos (PC-32) hexaedro regular (PC-6); paralelepípedo (PC-4); prisma de base tra- pezoidal (PC-5); esfera com secção (PC-0S); esfera inscrita em cilindro (PC-0C); pirâmide regular pentagonal (PC-3). Conjunto para sólidos de revolução - MX-SG1 (EM13MAT314) Resolver e elaborar problemas que envolvem grandezas determinadas pela razão ou pelo produto de outras (velocidade, densidade demográfica, energia elétrica etc.). Conjunto para funções afins e quadráticas com multicronômetro - MX-PI3M Conjunto de Matemática: quadro de Tales; cinco tábuas de proporção, Tales - MX-EXPM (EM13MAT315) Investigar e registrar, por meio de um fluxograma, quando possível, um algo- ritmo que resolve um problema. Conjunto de Matemática: quadro de Produtos Notáveis; cinco tábuas de Produtos Notáveis - MX-EXPM Ca nv a 12 13 LA BO RA TÓ RI O DE M AT EM ÁT IC A COMPETÊNCIA ESPECÍFICA 4 Compreender e utilizar, com flexibilidade e precisão, diferentes registros de representação matemáticos (algébrico, geométrico, estatístico, computacional etc.), na busca de solução e comunicação de resultados de problemas. Habilidades Indicação domaterial didático (EM13MAT401) Converter representações algébricas de funções polinomiais de 1º grau em representações geométricas no plano cartesiano, distinguindo os casos nos quais o comportamento é proporcional, recorrendo ou não a softwares ou aplicativos de álgebra e geometria dinâmica. Conjunto para funções afins e quadráticas com multicronômetro - MX-PI3M (EM13MAT402) Converter representações algébricas de funções polinomiais de 2º grau em representações geométricas no plano cartesiano, distinguindo os casos nos quais uma variável for diretamente proporcional ao quadrado da outra, recorrendo ou não a sof- twares ou aplicativos de álgebra e geometria dinâmica, entre outros materiais. Conjunto para funções afins e quadráticas com multicronômetro - MX-PI3M COMPETÊNCIA ESPECÍFICA 5 Investigar e estabelecer conjecturas a respeito de diferentes conceitos e propriedades mate- máticas, empregando estratégias e recursos, como observação de padrões, experimentações e diferentes tecnologias, identificando a necessidade, ou não, de uma demonstração cada vez mais formal na validação das referidas conjecturas. Habilidades Indicação domaterial didático (EM13MAT501) Investigar relações entre nú- meros expressos em tabelas para representá- los no plano cartesiano, identificando padrões e criando conjecturas para generalizar e expressar algebricamente essa generalização, reconhecendo quando essa representação é de função polinomial de 1º grau. Conjunto para funções afins e quadráticas com multicronômetro - MX-PI3M 12 13 M AT EM ÁT IC A | E NS IN O M ÉD IO (EM13MAT502) Investigar relações entre números expressos em tabelas para repre- sentálos no plano cartesiano, identificando padrões e criando conjecturas para generalizar e expressar algebricamente essa generaliza- ção, reconhecendo quando essa representa- ção é de função polinomial de 2º grau do tipo y = ax2. Conjunto para funções afins e quadráticas com multicronômetro - MX-PI3M (EM13MAT504) Investigar processos de obten- ção da medida do volume de prismas, pirâmi-des, cilindros e cones, incluindo o princípio de Cavalieri, para a obtenção das fórmulas de cálculo da medida do volume dessas figuras. Sólidos Geométricos: conjunto de seis sólidos geométricos (PC-32) hexaedro regular (PC-6); paralelepípedo (PC-4); prisma de base tra- pezoidal (PC-5); esfera com secção (PC-0S); esfera inscrita em cilindro (PC-0C); pirâmide regular pentagonal (PC-3). Conjunto para sólidos de revolução - MX-SG1 (EM13MAT505) Resolver problemas sobre ladrilhamento do plano, com ou sem apoio de aplicativos de geometria dinâmica, para con- jecturar a respeito dos tipos ou composição de polígonos que podem ser utilizados em ladri- lhamento, generalizando padrões observados. Conjunto de Matemática: quadro de geometria plana; conjunto de dez tábuas de geometria plana - MX-EXPM (EM13MAT506) Representar graficamente a variação da área e do perímetro de um polígo- no regular quando os comprimentos de seus lados variam, analisando e classificando as funções envolvidas. Conjunto de Matemática: quadro de geometria plana; conjunto de dez tábuas de geometria plana - MX-EXPM (EM13MAT509) Investigar a deformação de ângulos e áreas provocada pelas diferentes projeções usadas em cartografia (como a cilíndrica e a cônica), com ou sem suporte de tecnologia digital. Conjunto em acrílico com eixos articuláveis com transversal - MX-RGA (EM13MAT510) Investigar conjuntos de dados relativos ao comportamento de duas variá- veis numéricas, usando ou não tecnologias da informação, e, quando apropriado, levar em conta a variação e utilizar uma reta para descrever a relação observada. Conjunto de Matemática: quadro de Produtos Notáveis; cinco tábuas de Produtos Notáveis - MX-EXPM LA BO RA TÓ RI O DE M AT EM ÁT IC A 14 AT MATERIAL BNCC: COMP. E HABILIDADES ENEM: COMP. E HABILIDADES Conjunto de Produtos Notáveis C3: EM13MAT302 / EM13MAT307/ EM13MAT315 C5: EM13MAT510 C2: H8 C3: H10/ H12 C4: H15/ H17 C5: H19/ H21/ H22 Conjunto p funções afins e quadráticas C1: EM13MAT101 C3: EM13MAT301/ EM13MAT302/ EM13MAT314 C4: EM13MAT401/ EM13MAT402 C5: EM13MAT501/ EM13MAT502 C3: H10/ H12/ H13 C4: H15/ H16/ H17 C5: H19/ H20/ H21 C6: H25 Conjunto de figuras planas C3: EM13MAT307 C2: H7/ H8 C3: H10/ H12/ H13 C4: H15/ H17 C5: H22 Eixos Articuláveis com transversal C5: EM13MAT509 C2: H7/ H8 C3: H10/ H12/ H13 Triângulo Articulável C3: EM13MAT308 C2: H7/ H8 C3: H10/ H12/ H13 C4: H15/ H17 C5: H22 Quadros de Geome- tria Plana C2: EM13MAT201 C3: EM13MAT307 C5: EM13MAT505/ EM13MAT506 C2: H7/ H8 C3: H10/ H12/ H13 C4: H15/ H17 C5: H22 Conjunto de Tales C1: EM13MAT105 C3: EM13MAT308 / EM13MAT314 C2: H7/ H8/ H9 C3: H10/ H12/ H13 C4: H15/ H17 C5: H19 Sólidos Geométricos C2: EM13MAT201 C3: EM13MAT309 C5: EM13MAT504 C2: H7/ H8/H9 C3: H10/ H12/ H13 C4: H15/ H17 C5: H19/ H22 Sólidos de Revolução C3: EM13MAT309C5: EM13MAT504 C2: H7/ H8 C4: H15 Ciclo Trigonométrico C3: EM13MAT306 / EM13MAT308 C2: H8 C3: H10/ H12/ H13 C4: H15/ H17 C5: H19/ H22 AT 15 O ensino da matemática, conforme alguns registros de sua história, se configurou com os gregos por volta dos séculos V a.C. Naquela época, existia a preocupação em registrar a linguagem matemática, escrita dos números e algumas operações, que se configuravam de formas diferentes entre as civi- lizações. Com a necessidade de uma sistematização da matemática, se deu origem ao registro e ao desenvolvimento da aritmética, geometria, álgebra e trigonometria (RIBNIKOV, 1987). O registro histórico mais antigo sobre contagem pode ser o osso de Ishan- go, que tem mais de 8 mil anos de idade. Apresenta segmentos paralelos gra- vados ao longo do osso, como um registro de contagem, mas não podemos afirmar que cada segmento se refere a uma unidade. Em relação à linguagem atual sobre números, utilizamos o sistema de numeração decimal (SND), com a base 10 para a maioria das operações mate- máticas. Temos o sistema sexagesimal, a base 60, para medidas de ângulos e contagem das horas, minutos e segundos. Os números são representados por algarismos (0,1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9) devido aos estudos dos árabes e hindus, que avançaram no pensamento sobre números, por isso nosso sistema de numeração é chamado de hinduarábico em homenagem a eles. Vamos lembrar que temos as diferentes nomeações para determinados números, como os números cardinais, números perfeitos, números primos, números quadrados, números triangulares, números amigos, dentre outros, cada um com sua especificidade, e ao longo do aprendizado o aluno irá estu- dálos. Na Educação Básica, temos uma organização curricular do estudo sobre os Números Naturais, Números Inteiros, Números Racionais, Números Reais e Números Complexos. Associadas ao estudo desses números temos as opera- ções de adição, subtração, multiplicação e divisão, e o estudo das expressões algébricas. O primeiro contato com frações, por exemplo, ocorre nos anos iniciais do Ensino Fundamental e continuarão sendo utilizadas ao longo da escolaridade dos alunos em diversas situações-problemas de matemática, nos diferentes níveis, passando a ser estudadas como expoentes de núme- ros, compondo funções, representando relações como de proporcionalidade, e assim por diante. Dessa forma, apresentamos algumas possibilidades de materiais didáticos manipuláveis para o ensino de números e álgebra. Neste contexto, seguem os capítulos que discorrem sobre os materiais, com orientação pedagógica, objetivos e alguns exemplos de atividades a se- rem desenvolvidas em sala de aula. ENÚMEROS ÁLGEBRA LA BO RA TÓ RI O DE M AT EM ÁT IC A 16 17 LA BO RA TÓ RI O DE M AT EM ÁT IC A Conjunto de Produtos Notáveis O Conjunto de Produtos Notáveis é um recur- so pedagógico que favorece a visualização e a investigação de diferentes relações em expres- sões algébricas. Quando o aluno observa e cons- trói formas com os componentes do conjunto, ele é capaz de sistematizar e aprofundar seus conhecimentos em álgebra, tanto na análise das formas, verificando regularidades e medidas, quanto no cálculo da área das figuras planas e na validação de conceitos relacionados aos pro- dutos notáveis. Assim, as interações com o re- curso para resolver os problemas propostos per- mitem que o aluno encontre diferentes maneiras de interpretar e representar produtos notáveis. BNCC Competências e habilidades C3: EM13MAT302 / EM13MAT307/ EM13MAT315 C5: EM13MAT510 ENEM Competências e habilidades C2: H8 C3: H10/ H12 C4: H15/ H17 C5: H19/ H21/ H22 Orientações Pedagógicas As demonstrações geométricas são muito im- portantes no estudo de conceitos algébricos, como do quadrado da soma ou a diferença de dois termos: (a + b)2 ou (a – b)2. Na prática, o aluno pode investigar e compreender por que a relação de igualdade é de fato válida, como se obtém o resultado a2+2ab+b2 sem apenas decorar que (a + b)2 é igual ao quadrado do pri- meiro termo, mais duas vezes o primeiro termo pelo segundo, mais o quadrado do segundo. Te- mos ainda a possibilidade de explorar o cálculo e relações entre áreas e realizar a introdução ao estudo do Binômio de Newton. Ac er vo B rin k M ob il 16 17 M AT EM ÁT IC A | E NS IN O M ÉD IO Competência 3: Utilizar estratégias, conceitos, definições e procedimentos matemáticos para interpretar, construir modelos e resolver problemas em diver- sos contextos, analisando a plausibili- dade dos resultados e a adequação das soluções propostas, de modo a construir argumentação consistente. (EM13MAT302) Construir modelos em- pregando as funções polinomiais de 1º ou 2º graus, para resolver problemas em contextos diversos, com ou sem apoio de tecnologias digitais. (EM13MAT315) Investigar e registrar, por meio de um fluxograma, quando pos- sível, um algoritmo que resolve um proble- ma. (EM13MAT307) Empregar diferentes métodos para a obtenção da medida da área de uma superfície (reconfigurações, aproximação por cortes etc.) e deduzir ex- pressões de cálculo paraaplicá-las em si- tuações reais (como o remanejamento e a distribuição de plantações, entre outros), com ou sem apoio de tecnologias digitais. Competência 5: Investigar e estabele- cer conjecturas a respeito de diferentes conceitos e propriedades matemáticas, empregando estratégias e recursos, como observação de padrões, experimentações e diferentes tecnologias, identificando a necessidade, ou não, de uma demonstra- ção cada vez mais formal na validação das referidas conjecturas. Explorar o conceito de produtos notáveis; Demonstrar geometricamente os produ- tos notáveis que abordam o quadrado da soma, quadrado da diferença e produto da soma pela diferença; Identificar relações algébricas em ativi- dades sobre perímetro, área e volume; Conhecer o Triângulo de Pascal e suas propriedades; Desenvolver um Binômio de Newton. O Conjunto de Produtos Notáveis é composto de: Quadro de Produtos Notáveis Ac er vo B rin k M ob il O conjunto de produtos notáveis, sob a orientação do professor, pode ser usado como recurso pedagógico para favorecer a visualização dessas relações, permitin- do sistematizar e aprofundar os conheci- mentos em álgebra. Relação com a BNCC Objetivos Conhecendo o material (EM13MAT510) Investigar conjuntos de dados relativos ao comportamento de duas variáveis numéricas, usando ou não tecnologias da informação, e, quando apropriado, levar em conta a variação e utilizar uma reta para descrever a relação observada. LA BO RA TÓ RI O DE M AT EM ÁT IC A 18 1918 19 Tábuas de Produtos Notáveis Componentes auxiliares Duas réguas com linha de referência; régua com linha central e escala milime- trada; quadrados transparentes com esca- la quadrangular de 20 x 20 mm de lados 120 mm e 100 mm; dois fixadores mag- néticos; elásticos com fixadores magnéti- cos; suporte com manípulo fêmea. Indicadores magnéticos para medidas de lados e área de polígonos, e represen- tação dos produtos notáveis mais usuais. São estes: Quant. Escrita no indicador magnético 4 a 4 b 1 a² 1 b² 4 a-b 2 ab 1 (a+b)² 1 (a-b)² 2 (ab - b²) 1 c 1 c² Interpretação geométrica dos produtos notáveis de expoente 2 (a+b)² Uma possível interpretação geométri- ca inicia com a malha quadriculada divi- dida em dois quadrados diferentes e dois retângulos iguais, como na imagem a se- guir: Primeiro Passo Selecione o material a ser utilizado em cada prática ou momento de exploração e posicione-os da seguinte forma: Para uso do Quadro na vertical encaixe e ajuste os manípulos e sapatas nivelado- ras para que o suporte sustente o qua- dro nessa posição. Para uso do Quadro na horizontal basta desrosquear os manípulos retirando o suporte do quadro e posicionando-o em uma mesa ou outra superfície reta com o desenho voltado para cima. Segundo Passo Utilizando as linhas, indicadores mag- néticos, réguas e outros componentes destinados a manipulação e posiciona- mento nos quadros e tábuas, componha as configurações necessárias para as explorações desejadas. PASSO A PASSO Explorando conceitos M AT EM ÁT IC A | E NS IN O M ÉD IO 18 1918 19 Seja a a medida do lado do quadrado menor e b o lado do quadrado maior, en- tão, o lado do quadrado que contempla toda a malha quadriculada é igual a a+b. Na busca pela área do quadrado de lado (a+b), foram encontrados os seguin- tes resultados: Qual a relação entre eles? Os dois métodos utilizados para o cál- culo da área estão corretos e representam a mesma área. Portanto, Essa expressão algébrica representa o Produto Notável chamado Quadrado da Soma de Dois Termos. Exemplo de verificação: a = 5, b = 3 (a-b)² Neste caso é feita a análise do quadra- do de lado (a-b) partindo apenas segmen- tos de tamanho a ou b. Calculando l², sendo l a medida do lado, a área do quadrado é dada por (a-b)². Sendo a área do quadrado l², sendo l a medida do lado, calcula-se que a área do quadrado analisado é igual a (a+b)². Existe outra forma de calcular a área? Outra maneira é: calcular a área de cada polígono que compõe o quadrado e somar essas áreas para encontrar a área total. 2 2 2 2 2Área Total a ab ab b a ab b= + + + = + + 2 2² ÁÁrea Total ( ) ea Total 2ra b e a ab b= + = + + 2 2 ²( ) 2a b a ab b+ = + + 2 2 2 2 2 2 2 ( ) 2 (5 3) 5 2.5.3 3 (8) 25 30 9 64 64 a b a ab b+ = + + + = + + = + + = ab b a b a a (a+b) (a+b) b2 ab ab a2 b a b a LA BO RA TÓ RI O DE M AT EM ÁT IC A 20 21 Existe outra forma de calcular a área? Uma maneira é considerando a área dos polígonos envolvidos na composição. Possível construção do quadrado de lado (a-b): Considerando Como a intenção é desconsiderar a área do retângulo ab para continuar a aná- lise na outra parte, a respectiva área deve ser subtraída da expressão: A construção do quadrado de lado (a-b) foi finalizada: Porém, ao subtrair a área dos retângu- los ab, a área equivalente a um quadrado de lado b foi retirada duas vezes. Como só é necessário descontar essa área uma única vez é preciso adicionar uma vez sua área: Na busca pela área do quadrado de lado (a-b), foram encontrados os seguin- tes resultados: Qual a relação entre eles? Independentemente do método utiliza- do para o cálculo da área, os resultados são iguais, pois representam a mesma área. Portanto, Logo, Assim, deve ser adicionada a área a² na expressão: 1º) No início da composição, repre- sentar o quadrado de lado a. 2º) Dividir um segmento a em b e a-b 3º) Dividir outro segmento a em b e a-b ( )Área do Quadrado de lado a b A− = 2A a= + 2A a ab= + − 2A a ab ab= + − − 2 ²A a ab ab b= + − − + 22 2 2 2A a ab ab b a ab b= + − − + = − + 2( )A a b= − 2 22A a ab b= − + 2 2 2( ) 2a b a ab b− = − + a a b a-b a b a-b ba-b a b a-b ba-b a b a-b ba-b a M AT EM ÁT IC A | E NS IN O M ÉD IO 20 21 De maneira similar a investigação do quadrado da soma de dois termos, tem- -se neste caso o lado quadrado da malha quadriculada divididos em três segmentos de tamanhos diferentes: a, b e c, como na imagem a seguir: (a+b+c)² (a+b) . (a-b) Essa expressão algébrica representa o Produto Notável chamado Quadrado da Soma de Três Termos. Para a análise do produto da soma pela diferença de dois termos, será con- siderada uma figura plana com área (a+b).(a-b). A investigação da área (S) será feita considerando os polígonos que a com- põem, como nas etapas do exemplo a se- guir: 1º) No início da composição, repre- sentar o quadrado de lado a. Assim, deve ser adicionada a área a² na expressão: Assim, o lado do quadrado é igual a a+b+c. Cálculo da área total com a fórmula da área do quadrado (l², sendo l a medida do lado): (a+b+c)². Cálculo da área total a partir da soma da área das partes: Essa expressão representa o Produto Notável chamado Quadrado da Diferença de Dois Termos. Exemplo de verificação: a = 5, b = 3 Análise da relação de igualdade: 2 2 2 2 2 2 2( ) Área Total a ab ab b ac ac bc bc c a b c ab ac bc = + + + + + + + + = + + + + + 2 2 2 2( ) 2( )a b c a b c ab ac bc+ + = + + + + + 2S a= + Canva 2 2 2 2 2 ( - ) - 2 (5 -3) 5 - 2.5.3 3 (2) 25 -30 9 4 4 ² ² a b a ab b= + = + = + = a a + b + c + +b c a a + b + c a2 ab ac ab b2 ac ac bc c2 + +b c a-b b (a+b) ba a a 22 23 LA BO RA TÓ RI O DE M AT EM ÁT IC A 22 23 2º) Dividir o segmento a em b e a-b: 3º) Construir um retângulo ab para ampliar a figura e obter uma dimensão a+b: Como a intenção é desconsiderar a área do retângulo ab para continuar a aná- lise na outra parte, a respectiva área deve ser subtraída da expressão: A construção do retângulo de lados (a- b) e (a+b) foi finalizada: Porém, ao somar no 3º passo a área do retângulo ab, a área equivalente a um quadrado de lado b foi acrescentada à ex- pressão. Como esse quadrado não compõe a figura com área (a+b).(a-b), é preciso sub- trair a área do quadrado de lado b: Para explorar os produtos notáveis re-lacionados a polinômios de grau dois, ou seja, o quadrado da soma ou a subtração de dois termos, a soma de três termos, entre outros, a partir da representação ge- ométrica, usa-se a geometria plana. Quan- do o produto notável estudado é elevado ao cubo, o cubo da soma de dois ou três termos, a exploração geométrica se rela- ciona com sólidos geométricos. Note que, quando se calcula uma área (bidimensio- nal) com medidas em centímetros, o re- sultado é dado em centímetros quadrados (cm²), e quando se indica o volume (tridi- mensional), este aparece em centímetros cúbicos (cm³). Por isso, na construção de uma de- monstração ou interpretação geométrica para produtos notáveis de expoente dois, analisa-se a área de figuras planas. Ago- ra, para o cubo da soma de dois termos, Essa expressão algébrica representa o Produto da Soma pela Diferença de Dois Termos. Interpretação geométrica dos produtos notáveis de expoente 3 Portanto (a+b)3 2S a ab= + − 2S a ab ab= + − + 2 2 2 2S a ab ab b a b= + − + − = + − 2 2( ) ( )a b a b a b+ ⋅ − = − b a-b a b a-b a (a+b) b a-b (a+b) ba b a-b (a+b) a 22 23 M AT EM ÁT IC A | E NS IN O M ÉD IO 22 23 Com todos esses sólidos é possível construir o seguinte cubo: Note que a aresta do cubo é igual a a+b. Calculando o volume como l³, sendo l a medida da aresta, o volume é dado por (a+b)³. Calculando o volume de cada sólido que compõe o cubo e somando esses va- lores obtém-se: Na busca pelo volume do cubo de lado (a+b), foram encontrados os seguintes re- sultados: Os dois métodos utilizados para o cál- culo do volume estão corretos e represen- tam a mesma superfície volumétrica. Portanto, Essa expressão algébrica representa o Produto Notável chamado Cubo da Soma de Dois Termos. Exemplo de verificação: a = 5, b = 3 (a-b)3 é possível realizar uma análise similar, porém a partir do volume de sólidos ge- ométricos. Inicialmente, tem-se os seguintes po- liedros: 1 cubo com aresta a; 1 cubo com aresta b; 3 paralelepípedos com dimensões: a, a e b; 3 paralelepípedos com dimensões: a, b e b. 3 2 2 2 2 2 2 3 3 2 2 3 3 3 Volume Total a a b a b a b ab ab ab b a a b ab b = + + + + + + + = + + + 3 3 2 2 3 ( ) 3 3 Volume Total a b VolumeTotal a a b ab b = + = + + + 3 3 2 2 2( ) 3 3a b a a b ab b+ = + + + 3 2 2 2 3 2 2 2 2 3 3 2 2 3 ( - ) ( - ) .( - ) ( 2 ).( ) 2 2 3 3 a b a b a b a ab b a b a a b ab a b ab b a a b ab b = = − − − = − − − − + = − − + 3 3 2 2 2 3 2 3 3 3 2 ( ) 3 3 (5 3) 5 3.5 .3 3.5.3 3 (8) 125 225 135 27 512 512 a b a a b ab b+ = + + + + = + + + = + + + = b3 a3 a2b ab2 b3 a3 a2b ab2 LA BO RA TÓ RI O DE M AT EM ÁT IC A 24 2524 25 O produto da soma de dois termos para um grau qualquer O Triângulo de Pascal e os Produtos Notáveis Continuando o estudo sobre Produtos Notáveis, temos o cálculo de (a+b)4. Observe que a complexidade do cálcu- lo aumenta exponencialmente conforme o expoente do produto da soma de dois termos aumenta. Com o objetivo de aprofundar a análi- se algébrica dos Produtos Notáveis bus- cou-se uma forma de determinar o produ- to da soma de dois termos para qualquer grau sem realizar a conta com distributiva. Análise o padrão nos seguintes resul- tados: Observe que o grau dos coeficientes literais segue a lógica de construção: A partir do primeiro monômio, termo do polinômio, os expoentes de a vão de- crescendo e os de b vão crescendo; A soma dos expoentes de cada mo- nômio da expressão algébrica é igual ao expoente n do binômio (a+b)n; O primeiro expoente de a é igual ao expoente do binômio (n), e o último é igual a zero; O primeiro expoente de b é igual a zero e o último é igual ao expoente do bi- nômio (n); A expressão algébrica possui um ter- mo a mais que o expoente do binômio, ou seja, n+1 termos. Exemplo: Os expoentes de a: 4, 3, 2, 1, 0 (ordem decrescente) Os expoentes de b: 0, 1, 2, 3, 4 (ordem crescente) A soma dos expoentes de a e de b em cada monômio é igual a 4 (expoente do binômio (a+b)4). Exs.: a4.b0 , 4+0=4 a2.b2 , 2+2=4 A expressão algébrica obtida possui 5 termos (4+1). E para calcular (a+b)5, por exemplo, como determinar os coeficientes numéri- cos de cada monômio? Assim, essa pro- posta motiva a continuidade da investiga- ção algébrica sobre Produtos Notáveis. Para continuar essa análise, é necessário introduzir o Triângulo de Pascal. Os coeficientes numéricos de cada monômio podem ser obtidos através do triângulo aritmético, conhecido como o Triângulo de Pascal. Esse é um arranjo triangular de núme- ros, em que cada um dos números é igual à soma do par de números acima de si. Além disso, o triângulo aritmético reúne inúmeras relações e propriedades que po- dem ser propostas como objeto de estu- do em momento oportuno. Muitas dessas relações foram descobertas pelo próprio Pascal, o que justifica o nome que lhe foi atribuído. 4 2 2 2 2 2 2 4 3 2 2 3 4 ( ) ( ) .( ) ( 2 ).( 2 ) 4 6 4 a b a b a b a ab b a ab b a a b a b ab b + = + + = + + + + = + + + + 2 2 2 3 3 2 2 2 4 4 3 2 2 3 4 ( ) ( ) 3 3 ( ) 4 6 4 a b a ab b a b a a b ab b a b a a b a b ab b + = + + + = + + + + = + + + + 4 4 3 2 2 3 4 ( ) 4 6 4 a b a a b a b ab b + = + + + + M AT EM ÁT IC A | E NS IN O M ÉD IO 24 2524 25 Triângulo de Pascal e Binômio de Newton Triângulo de Pascal Números Binominais Binômio de Newton Sabia que existem sequências de nú- meros que podem ser modelados por figuras geométricas? São os chamados Números Figurados, um exemplo interes- sante de aplicação das relações do Triân- gulo de Pascal. Definição de número binomial : Esta Foto de Autor Desconhecido está licenciado em CC BY-SA-NC O interessante é que podemos escre- ver cada número do Triângulo de Pascal como um número binomial. Este é o nome dado a todo termo da forma (a+b)n, com n sendo um número na- tural. Os conceitos de números binomiais e Binômio de Newton possibilitam generali- zar os padrões estudados de desenvolvi- mento de um binômio. Utilizando a ideia de somatório, é pos- sível generalizar o Binômio de Newton da seguinte forma: Note que são os coeficientes do Triângulo de Pascal e são as po- tências de a e b, cuja soma é n. O Triangulo de Pascal pode ser cons- truído infinitamente pela seguinte sequên- cia de passos: 1) No canto esquerdo, dê números a cada linha, começando do zero; 2) Na linha 0, escreva o número 1, bem no meio da linha; 3) Na linha 1, escreva o número 1 duas vezes; 4) Na linha 2, escreva o número 1, deixe um espaço em branco, e escreva o número 1 novamente. Neste espaço em branco, some os dois números que estão imediatamente acima. 5) Na linha 3, escreva o número 1, dei- xe dois espaços em branco, e escreva o número 1 novamente. Em cada espaço em branco, escreva a soma dos dois números imediatamente acima. 6) Repita o processo até a linha de- sejada, sempre iniciando e terminando a linha por 1, e, a cada linha nova, deixando um espaço em branco a mais do que na anterior. Os algarismos da linha 5 serão os co- eficientes numéricos dos monômios do produto notável de expoente com mesmo número: 5 5 0 4 1 3 2 2 3 1 4 0 5 ( ) 1. . 5. . 10. . 10. . 5. . 1. . a b a b a b a b a b a b a b + = + + + + + n k ( ) ! ! ! n n k k n k = − 0 ( ) n n n k k k n a b a b k − = + = ∑ n k ( )n k ka b− LA BO RA TÓ RI O DE M AT EM ÁT IC A 26 27 Propostas de Atividades Produtos notáveis e o Triângulo de Pascal – MAT_NA0801 (a+b)2 1. Divida a malha quadriculada em dois quadrados diferentes e dois retângulos iguais. Considere a a medida do lado do quadrado menor e b o lado do quadrado maior. Posicione os ímãs com as respectivas identificações. 2. Qual o lado do quadrado que contempla toda a malha quadriculada? 3. Qual a área desse quadrado? 4. Existe outra forma de calcular a área?5. Qual a relação entre as duas maneiras de se cal- cular a área? 6. O que é possível concluir? 7. Meças os lados dos polígonos e atribuam o va- lor encontrado às variáveis a e b. a= ____cm b= ____cm 8. Calcule o produto notável da soma de dois ter- mos (a+b)2 para esses valores. 9. Divida com seu grupo a construção dos sólidos a seguir utilizando as medidas de a e b encon- trados na questão 7: 1 cubo com aresta a; 1 cubo com aresta b; 3 paralelepípedos com dimensões: a, a e b; 3 paralelepípedos com dimensões: a, b e b. 10. Construam um cubo utilizando todos os sóli- dos que acabaram de construir. a) Quanto mede a aresta do cubo? b) Qual o volume desse cubo? c) Existe outra forma de calcular o volume? d) Qual a relação entre os resultados obtidos? 11. É possível representar geometricamente o pro- duto notável (a+b)4? Justifique. 12. Calcule (a+b)4. Existe uma forma de determinar o produto da soma de dois termos para qualquer grau sem realizar a conta com distributiva? Existe algum padrão nessas expressões algé- bricas dos produtos notáveis? 26 27 13. Registre as relações existentes: 14. Os coeficientes numéricos de cada monômio dos produtos notáveis podem ser obtidos atra- vés do triângulo aritmético, conhecido como o Triângulo de Pascal. a) Complete o Triângulo de Pascal: b) Qual o método de construção utilizado para completar o Triângulo de Pascal? c) Como o Triângulo de Pascal pode facilitar a resolução de um produto notável? d) Calcule (a+b)5. 15. Considere a definição de número binomial : Podemos escrever cada número do Triângulo de Pascal como um número binomial. Calcule os números binomiais pela definição e comple- te o Triângulo de Pascal. n k ( ) ! ! ! n n k k n k = − Canva LA BO RA TÓ RI O DE M AT EM ÁT IC A 28 29 LA BO RA TÓ RI O DE M AT EM ÁT IC A Conjunto para funções afins e quadráticas Este material didático com carrinho e trilho acompanha um multicronômetro, tendo este como uma de suas funções registrar o tempo em diferentes percursos realizados pelo carri- nho. Destinado principalmente ao estudo das funções afim e quadrática. Podemos rever o es- tudo dos movimentos em física quando um mó- vel possui velocidade constante ou quando ele altera a velocidade, em que temos a aceleração. Estudaremos a construção gráfica desse movimento no plano cartesiano. A partir dos da- dos coletados, faremos os gráficos com coorde- nadas nos eixos x e y. Se a imagem gerada repre- senta uma reta, a função é afim. Se a imagem for uma parábola, temos a função quadrática. BNCC Competências e habilidades C1: EM13MAT101 C3: EM13MAT301/ EM13MAT302/ EM13MAT314 C4: EM13MAT401/ EM13MAT402 C5: EM13MAT501/ EM13MAT502 ENEM Competências e habilidades C3: H10/ H12/ H13 C4: H15/ H16/ H17 C5: H19/ H20/ H21 C6: H25 Orientações Pedagógicas Em muitas situações do cotidiano temos rela- ções entre grandezas e medidas, por exemplo, a velocidade (V) de um carro está relacionada com a distância (x) percorrida em um intervalo de tempo (t). Se realizarmos um percurso de 100 km em 2 horas, a velocidade média será de 50 km/h. Se o mesmo percurso for realizado em 1h, significa que aumentamos a velocidade do veí- culo para 100 km/h. Esse é um exemplo do tem- po em função da velocidade, e são inversamente proporcionais. Cada função tem uma imagem gráfica na qual estudaremos os coeficientes da função, e a interpretamos geometricamente. M AT EM ÁT IC A | E NS IN O M ÉD IO 28 29 Competência 1: Utilizar estratégias, con- ceitos e procedimentos matemáticos para interpretar situações em diversos contex- tos, sejam atividades cotidiana, sejam fa- tos das Ciências da Natureza e Humanas, das questões socioeconômicas ou tecno- lógicas, divulgados por diferentes meios, de modo a contribuir para uma formação geral. (EM13MAT101) Interpretar critica- mente situações econômicas, sociais e fa- tos relativos às Ciências da Natureza que envolvem a variação de grandezas, pela análise dos grá¬ficos das funções repre- O gráfico dessas funções é construído no plano cartesiano, no qual temos o eixo x (abscissa) e o eixo y (ordenada) que deli- mitam o plano em quatro quadrantes. Com o conjunto para funções afim e quadrática poderemos explorar os conceitos de velo- cidade e aceleração, pois possui um car- rinho e trilhos que simulam o movimento, e sua tecnologia eletrônica possibilita re- gistrar os dados coletados no movimento do carrinho com o sensor fotoelétrico. No “passo a passo” temos a orientação de uso desse material. Os conteúdos a serem abordados estão articulados entre: Geometria Analítica: plano cartesiano; Funções: função polinomial do 1°grau (função afim) e função polinomial do 2° grau (função quadrática); Grandezas e Medidas: medida de com- primento, tempo, velocidade e aceleração. Grandezas diretamente e inversamente proporcionais. Números e Álgebra: representação algé- brica de funções polinomiais de 1° grau e 2° grau. Apontaremos os conceitos previstos con- forme apresentados na BNCC. Relação com a BNCC sentadas e das taxas de variação, com ou sem apoio de tecnologias digitais. Competência 3: Utilizar estratégias, con- ceitos, definições e procedimentos ma- temáticos para interpretar, construir mo- delos e resolver problemas em diversos contextos, analisando a plausibilidade dos resultados e a adequação das solu- ções propostas, de modo a construir argu- mentação consistente. (EM13MAT301) Resolver e elabo- rar problemas do cotidiano, da Matemá¬- tica e de outras áreas do conhecimento, que envolvem equações lineares simultâ- neas, usando técnicas algébricas e gráfi- cas, com ou sem apoio de tecno¬logias digitais. (EM13MAT302) Construir modelos empregando as fun¬ções polinomiais de 1º e 2º graus, para resolver problemas em contextos diversos, com ou sem apoio de tecno¬logias digitais. (EM13MAT314) Resolver e elabo- rar problemas que envolvem grandezas determinadas pela razão ou pelo produto de duas outras (velocidade, densidade de- mográfica, energia elétrica etc.). Competência 4: Compreender e utilizar, com flexibilidade e fluidez, diferentes re- gistros de representação matemáticos (algébrico, geométrico, estatístico, com- putacional etc.), na busca de solução e co- municação de resultados de proble¬mas. (EM13MAT401) Converter repre- sentações algébricas de funções poli- nomiais de 1º grau em representações geométricas no plano cartesiano, dis¬tin- guindo os casos nos quais o comporta- mento é proporcional, recorrendo ou não a softwares ou aplicativos de álgebra e geometria dinâmica. (EM13MAT402) Converter repre- sentações algébricas de funções poli- no¬miais de 2º grau em representações geométricas no plano cartesiano, distin- guindo os casos nos quais uma variável LA BO RA TÓ RI O DE M AT EM ÁT IC A 30 31 for diretamente proporcional ao quadrado da outra, recorrendo ou não a softwares ou aplicativos de álgebra e geometria di- nâmica, entre outros materiais. Competência 5: Investigar e estabelecer conjecturas a respeito de diferentes con- ceitos e propriedades matemáticas, em- pregando estratégias e recursos, como observação de padrões, experimentações e diferentes tecnologias, identificando a necessidade, ou não, de uma demonstra- ção cada vez mais formal na validação das referidas conjecturas. (EM13MAT501) Investigar rela- ções entre números expressos em tabelas para representá-los no plano cartesiano, identificando padrões e criando conjectu- ras para generalizar e expressar algebri- camente essa generaliza¬ção, reconhe- cendo quando essa representação é de função polinomial de 1º grau. (EM13MAT502) Investigar rela- ções entre números expressos em tabelas para representá-los no plano cartesiano, identificando padrões e criando conjectu- ras para generalizar e expressar algebrica- mente essa generalização,reconhecendo quando essa representação é de função polinomial de 2º grau do tipo y = ax2. Objetivos Conhecendo o Material Conhecer o plano cartesiano e formar os pontos com pares ordenados (x; y). Identificar os dados em tabelas e repre- sentá-los no plano cartesiano ao reco- nhecer que essa representação é uma função polinomial do 1° grau (função afim) quando sua imagem é uma reta. Identificar os dados em tabelas e repre- sentá-los no plano cartesiano ao reco- nhecer que essa representação é uma função polinomial do 2° grau (função quadrática) quando sua imagem é uma parábola. Este material didático possibilita uma contextualização dos conceitos de fun- ções polinomiais com a investigação dos dados coletados com o movimento do car- rinho no trilho, seja de tempo, velocidade ou aceleração. Com um plano inclinado articulável, possui base em aço e escalas serigrafadas, comprimento de 67,5 cm e variação angular de inclinação de 0 a 45 graus. Sua interface de 12 funções possui sensor disparador manual, com plugue Micro USB-B e chave de disparo, sem em- prego de computador. Tem teclado e tela LCD; cinco portas de entrada para senso- res, permitindo rolagem e a identificação dos valores medidos na própria tela; cinco entradas Micro USB-B; teclas de comando orientadas pelo display, disparar, reiniciar, resetar, rolar dados (rever os valores ad- quiridos); mede e armazena até 10 inter- valos de tempo. Converter representações geométricas no plano cartesiano em representações algébricas de funções polino¬miais de 1º grau. Converter representações geométricas no plano cartesiano em representações algébricas de funções polino¬miais de 2º grau. Resolver problemas que envolvem gran- dezas velocidade, distância e tempo. Resolver problemas que envolvem gran- dezas velocidade, distância, tempo e aceleração. Identificar e saber utilizar as unidades de medidas do Sistema Internacional de medidas (SI) dentre comprimento (m), tempo (s), velocidade (m/s) e acelera- ção (m/s2). M AT EM ÁT IC A | E NS IN O M ÉD IO 30 31 Principais componentes: 1) Carrinho com quatro rodas e cerca ativadora de dez intervalos iguais com su- porte para realização de movimento retilí- neo uniformemente variado (MRUV). O sensor registra o tempo de passagem de cada retângulo preto da cerca ativadora. 2) Trilho com plano inclinado que possibi- lita variação de 0 a 45 graus. 3) Sensor para coletar dados referente ao tempo de deslocamento do carrinho no trilho. 4) Utensílio para comando com disparo manual que possibilita delimitar até 10 intervalos de tempo consecutivos inde- pendente de sensores. Utilizado no expe- rimento do tubo com líquido para análise do movimento retilíneo uniforme (MRU) e função afim. 5) Multicronômetro com rolagem: inter- face com tela LCD, 12 funções, entradas USB. Para registro dos dados coletados pelo sensor automático ou manual. 32 33 LA BO RA TÓ RI O DE M AT EM ÁT IC A 32 33 Passo a Passo Primeiro Passo Monte o trilho, determine e posicione o ângulo de inclinação (entre 0 e 45 graus). Segundo Passo Determine a posição do sensor ao lon- go da haste superior (para MRUV). Terceiro Passo Conecte os cabos da interface e sen- sor manual e automático. Ligue o equipa- mento para registro de dados. Sexto Passo Solte os corpos de prova, observe o movimento e colete os dados. No caso do experimento com a es- fera, se o percurso a ser percorrido pela esfera tem 450 mm e for selecionada a opção de registro de 5 toques no sensor, por exemplo, este deve ser acionado com um clique no botão superio nas distâncias 0, 100 mm, 200 mm, 300 mm e 400 mm. Para isso é necessário ficar bem atento ao movimento e se guiar pela escala milime- trada ligeiramente acima do tudo. Quarto Passo Insira o carrinho no topo da rampa para experimento de MRUV ou com o ímã arraste a esfera para o topo do tubo com líquido na parte frontal do trilho. Quinto Passo Configure o multicronômetro de acor- do com o caso. Ao selecionar a ferramen- ta de coleta de dados relativos a inter- valos de tempo aparecerão as seguintes opções: 1) Função quadrática: Irá registrar dez intervalos de tempo referentes a passa- gem do carrinho com cerca ativadora pelo sensor automático. 2) Função afim: 10 intervalos de tempo. número menor de intervalos de tempo. Registra a quantidade definida de me- didas de tempo em função dos disparos manuais no sensor de toque. Para alterar o ângulo de inclinação basta rosquear e desrosquear o manípulo apontado na flecha laranja. 32 33 M AT EM ÁT IC A | E NS IN O M ÉD IO 32 33 Sétimo Passo Colete os dados no multicronômetro e analise as funções afins e quadráticas a partir destes. Plano cartesiano O plano cartesiano é uma represen- tação em duas dimensões, com os eixos das abscissas (x) e das ordenadas (y). Os pontos são formados por um par de coor- denadas (x; y). Função afim Uma função do tipo f(x) = ax + b é de- nominada Função Afim, onde: a é o coeficiente real de x, chamado coe- ficiente angular, considerando a ≠ 0. b é um coeficiente real (termo indepen- dente), chamado coeficiente linear. Observe a tabela e os pares ordena- dos. x y = 2,5x + 5 (x; y) 1 y = 2,5.1 + 5 = 7,5 (1; 7,5) 2 y = 2,5.2 + 5 = 10 (2; 10) 3 y = 2,5.3 + 5 = 12,5 (3; 12,5) 4 y = 2,5.4 + 5 = 15 (4; 15) 5 y = 2,5.5 + 5 = 17,5 (5; 17,5) 6 y = 2,5.6 + 5 = 20 (6; 20) Explorando os conceitos No estudo de funções, inicialmente se realiza a retomada dos conceitos sobre as coordenadas de pontos (x; y) no pla- no cartesiano; posteriormente, se faz um estudo sobre a imagem gráfica da função afim (reta) e da função quadrática (pará- bola). Como iremos realizar propostas de atividades num contexto da física, com o movimento de um carrinho, devemos bus- car fundamentação nos conceitos sobre movimento retilíneo uniforme (MRU) e movimento retilíneo uniformemente varia- do (MRUV). A diferença está em relação à velocidade, em que um deles permanece com a velocidade constante e o outro mo- vimento varia a velocidade, o que indica que temos aceleração. Contudo, busca-se relacionar com os conceitos matemáticos de função afim e função quadrática nes- ses movimentos. Dada uma função f de A em B, o conjunto A é denominado domínio (D) da função, e o conjunto B contradomínio (CD) da fun- ção. Observe a representação por diagrama: Considere que a cada temos um que se chama imagem de x; assim, representamos y = f(x). x A∈ y B∈ LA BO RA TÓ RI O DE M AT EM ÁT IC A 34 35 A imagem gráfica de uma função afim é uma reta. Esta reta não será paralela e nem perpendicular ao eixo x. Ao aumentar os valores de x, também au- mentam os de y; assim, temos uma fun- ção crescente, ou seja, a > 0. Quando a < 0, a função é decrescente. Quando a > 0, a parábola tem concavidade para cima. Função quadrática Uma função quadrática completa é do tipo f(x) = ax2 + bx +c a é o coeficiente real de x2, considerando a ≠ 0. b é o coeficiente real de x. c é um coeficiente real denominado ter- mo independente. São funções quadráticas incompletas: f(x) = 3x2 (b = 0 e c = 0) f(x) = x2 + 2 (b = 0) f(x) = 2x2 + x (c = 0) Vamos considerar as funções e obser- var seus gráficos: a) f(x) = x2 - 2x - 3 x y = x2 - 2x - 3 (x; y) -2 y = (-2)2 – 2.(-2) – 3 = 5 (-2; 5) -1 y = (-1)2 – 2.(-1) – 3 = 0 (-1; 0) 0 y = 02 – 2.0 – 3 = -3 (0; -3) 1 y = 12 – 2.1 – 3 = -4 (1; -4) 2 y = 22 – 2.2 – 3 = -3 (2; -3) 3 y = 32 – 2.3 – 3 = 0 (3; 0) 4 y = 42 – 2.4 – 3 = 5 (4; 5) M AT EM ÁT IC A | E NS IN O M ÉD IO 34 35 O ponto (1; -4) é o vértice da função. Os pontos onde a parábola intercepta o eixo x são os zeros da função (-1 e 3). A função tem ponto de mínimo (-4) no eixo vertical. b) f(x) = -x2 + 2x -1 x y = -x2 + 2x -1 (x; y) -2 y = (-2)2 + 2.(-2) – 1 = -1 (-2; -1) -1 y = (-1)2 + 2.(-1) – 1 = 0 (-1; -2) 0 y = 02 + 2.0 – 1 = -1 (0; -1) 1 y = 12 + 2.1 – 1 = 2 (1; 2) Quando a < 0, a parábolatem concavidade para baixo. Os zeros da função quadrática, quando ∆>0, podem ser determinados por: 1 2 bx a − + ∆ = 2 2 bx a − − ∆ = Alguns conceitos de física O ponto (1; 0) é o vértice da função O ponto onde a parábola intercepta o eixo horizontal (x) é o zero da função (1). Neste caso, vértice da função coincide com o zero da função. A função tem ponto de máximo (0) no eixo vertical. O ponto do vértice (xv; yv) de uma função f(x) = ax2 + bx +c é determina- do por: 2v bx a = − 4v y a ∆ = − Temos: 2 4b ac∆ = − Movimento Retilíneo Uniforme (MRU) Este movimento se caracteriza por possuir uma trajetória retilínea e uma velocidade constante durante certo in- tervalo de tempo. Nele observamos que, distâncias iguais em intervalos de tem- pos iguais, a velocidade é constante. Por exemplo, se temos uma velocidade de 60 km/h, isto significa que em 1 hora ele per- correrá 60 km, em 2 horas percorrerá 120 km, e assim por diante. O MRU possui uma função horária que descreve o movimento para um determinado instante de tempo: S=S0+v.t S é a posição do corpo, S0 é a posição inicial, v a velocidade e t o instante de tem- po. Assim: ∆S=v.t Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV) Em uma viagem, na ultrapassagem devemos aumentar a velocidade. A essa variação de velocidade, ocorrida em um determinado intervalo de tempo, chama- mos de aceleração. Se ela ocorrer de ma- neira que a velocidade aumente ou dimi- nua sempre de um mesmo valor num certo instante, dizemos que é uma aceleração constante. Um exemplo de aceleração constante está representado na tabela: 36 37 LA BO RA TÓ RI O DE M AT EM ÁT IC A 36 37 t(s) V(m/s) 0 6 1 12 2 18 3 24 A cada segundo, a velocidade aumentou sempre em um mesmo valor, assim a ace- leração foi de 6 m/s2. Existem duas funções horárias para o es- tudo do MRUV: 1) Função horária da posição: Temos a equação de Torricelli que rela- ciona a velocidade do corpo com o seu deslocamento, independente da medida do tempo: 2) Função horária da velocidade: 2 0 0. . 2 tS S v t a= + + 0v v a t= + ⋅ 2 2 0 2v v a S= + ⋅ ⋅∆ Propostas de Atividades Funções afins e quadráticas – MAT_NA0901 1. Incline o trilho com ângulo de 30 graus. Conecte o sensor manual ao multicronômetro e selecio- ne neste a opção de registro de 5 toques que de- finem 4 intervalos de tempo para função afim. A esfera metálica deve ser posicionada na extre- midade alta do tubo na posição zero do trilho. Ao abandonar o corpo, imediatamente deve ser dado o primeiro toque no sensor. Em seguida selecioná-lo quando a esfera passar pelas mar- cas de 100 mm, 200 mm, 300 mm e 400 mm. A esfera sofrerá um pequeno impulso inicial, mas depois o meio líquido torna sua velocidade constante. Assim, ela se movimentará e o mul- ticronômetro indicará os quatro intervalos de tempo. Repetir o experimento mais duas vezes. Fazer com que os intervalos fiquem próximos, mas não exatamente iguais. a) Preencha a tabela com os dados coletados. O t(s) é a média entre t1, t2 e t3. S(m) t1(s) t2(s) t3(s) t(s) v(m/s) 0,1 0,2 0,3 0,4 b) Montar o gráfico da posição em função do tempo. Canva 36 37 M AT EM ÁT IC A | E NS IN O M ÉD IO 36 37 c) Qual é a função que representa a imagem ge- ométrica do gráfico? d) Escreva essa função algebricamente. 2. Monte o trilho com o sensor posicionado em 30 cm. Deixe uma inclinação de 45 graus. O carri- nho deve estar fixo na posição zero do trilho. Para que o impacto do carrinho com o material no fim do trilho seja “minimizado”, posicione o ímã cilíndrico preto no centro do plano, e no fim do trajeto. Ao abandonar o corpo, o carrinho aplicará um pequeno impulso. Ele se movimen- tará passando pelo sensor e o cronômetro in- dicará os dez intervalos de tempo referentes a cerca ativadora. Repetir o experimento mais duas vezes. Os intervalos ficam próximos, mas não exata- mente iguais. a) Preencha a tabela com os dados coletados, calcule a velocidade e a aceleração. O t(s) é a média entre t1, t2 e t3. b) Montar o gráfico da posição em função do tempo. c) Qual é a função que representa a imagem ge- ométrica do gráfico? d) Escreva essa função algebricamente. S(m) t1(s) t2(s) t3(s) t(s) a (m/s2) V (m/s) Canva LA BO RA TÓ RI O DE M AT EM ÁT IC A 38 39 As formas do mundo em que vivemos já eram percebidas pelo homem primitivo. Na caça, pesca, agricultura ou pecuária primiti- va já existia a noção de espaço e formas que possibilitavam a visualização espacial. Muitos conceitos foram se desenvolvendo no pensa- mento do homem, mas não eram registrados para passar de geração a geração. Considera- da a fonte mais antiga sobre o ensino da ma- temática, o livro “Elementos”, de Euclides de Alexandria (c. 300 a.C.), apresenta conceitos da natureza da matemática e continua sendo a referência mais importante dos registros que dizem respeito, na sua maioria, ao desenvolvi- mento da geometria e aritmética. Suas defini- ções, axiomas, postulados, representações de problemas matemáticos ainda são utilizados até os dias atuais por meio da transposição didática para estabelecer o saber no ambiente escolar. Muitas situações didáticas que envolvem as geometrias se articulam com os conceitos de “grandezas e medidas”. A necessidade de medir fazia parte da vida e sobrevivência de nossos antepassados, bem como a constru- ção de instrumentos de medidas e a padroni- zação das unidades de medidas. Na maioria das aulas que iniciamos sobre medidas, pedi- mos para os alunos medirem suas mesas, o comprimento da sala ou o tamanho do lápis. Sem instrumentos de medida, intuitivamente, usamos partes do corpo para realizar essas medidas, como o palmo, o passo e a polega- da. Os barcos, as ondas e a maioria das me- didas náuticas são indicadas em pés, que atu- almente é equivalente a 30,48 centímetros. Se abordarmos a aula num contexto da história EGEOMETRIA MEDIDAS da matemática, veremos que essas medidas existem, porém em determinados períodos foram consideradas não confiáveis. O palmo seria da mão de quem? E a medida do pé? Atualmente, há uma medida exata em centí- metros ou metros. Agora, no mundo inteiro, é utilizado o Sistema Internacional de Unidades (SI) que padroniza as medidas. Por exemplo, a unidadepadrão de comprimento é o metro (m), e temos seus derivados como o centímetro, o milímetro, além das medidas maiores como o quilômetro (Km). Assim, com os materiais apresentados, são propostas diversas explorações que arti- culam conceitos de “Geometria e Medidas”. M AT EM ÁT IC A | E NS IN O M ÉD IO 38 39 Conjunto de Figuras Planas As formas geométricas estão presentes em todos os lugares. São de fundamental importân- cia para as construções e para desenvolver a percepção espacial e de localização. Com o Conjunto de Figuras Planas é possível investigar características de cada forma, explo- rando as medidas de lado, o perímetro, a área e as medidas dos ângulos internos, entre outros elementos da geometria fundamentais no dia a dia. O material possibilita ainda explorar as si- metrias de reflexão, rotação e translação, e in- troduzir o estudo sobre ladrilhamento do plano a partir da análise dos ângulos internos de po- lígonos, em especial dos regulares. C3: EM13MAT307 ENEM Competências e habilidades C2: H7/ H8 C3: H10/ H12/ H13 C4: H15/ H17 C5: H22 Orientações Pedagógicas A Geometria Plana tem sua origem na obra Ele- mentos, do matemático grego Euclides (c. 300 a. C.), composta por treze livros com postulados, teoremas e conceitos que definem a Geometria Euclidiana. O conjunto de figuras planas possibi- lita explorar a unidade de Geometria e Medidas, em especial o estudo da geometria plana a partir de polígonos, círculos e outras formas geométri- cas, além da investigação sobre comprimento, ângulo, perímetro e área dessas figuras. BNCC Competências e habilidades LA BO RA TÓ RI O DE M AT EM ÁT IC A 40 41Relação com a BNCC Passo a passo Competência 3: Utilizar estratégias, con- ceitos, definições e procedimentos ma- temáticos para interpretar, construir mo- delos e resolver problemas em diversos contextos, analisando a plausibilidade dos resultados e a adequação das solu- ções propostas, de modo a construir argu- mentação consistente. (EM13MAT307) Empregar diferen- tes métodos para a obtenção da medida da área de uma superfície (reconfigurações, aproximação por cortes etc.) e deduzir ex- pressões de cálculo para aplicá-las em si- tuações reais (como o remanejamento e a distribuição de plantações, entre outros), com ou sem apoio de tecnologias digitais. Primeiro Passo: Identifique cada uma das figuras planas do material. Segundo Passo: Observe a malha quadriculada em A4, ela possui quadrado unitário de lado igual a 1 cm assim como as escalas quadrangula- res nas figuras planas transparentes. Terceiro Passo: Sobreponha uma a uma as figuras pla- nas na malha quadriculada alinhando as linhas das escalas quadrangulares centi- metradas. Quarto Passo: Meça ou estime as medidas dos lados e a área das figuras planas. Quinto Passo: Construa outras figuras planas na malha quadriculada em A4. Sexto Passo: Analise as propriedades dos polígonos e não polígonos, além dos quadriláteros e triângulos. Diferenciar as formas geométricas e agrupar figuras semelhantes. Conhecer definições e propriedades so- bre polígonos, círculos e demais figuras planas. Perceber a diferença entre perímetro e área. Utilizar a malha quadriculada para esti- mar a área de figuras planas. Resolver problemas envolvendo medidas de ângulos de polígonos. O material é composto das seguintes figuras planas: quadrado, retângulo, pa- ralelogramo, trapézio, losango, triângulo equilátero, triângulo retângulo, triângulo escaleno, círculo, figura irregular. Além de todas as figuras possuírem esca- la quadrangular em centímetros, o conjun- to acompanha folhas A4 com malha qua- driculada centimetrada. Objetivos Conhecendo o material Canva M AT EM ÁT IC A | E NS IN O M ÉD IO 40 41 Explorando conceitos O círculo e a figura irregular não são po- lígonos pois não são formados por seg- mentos de retas. Exemplos de figuras que podem gerar dú- vida: Note que as figuras 1, 2 e 8 não são po- lígonos, pois seus contornos não são for- mados exclusivamente por segmentos de retas. As figuras 3 e 6 também não são polígo- nos, mas porque seu contorno não é fe- chado. Já a figura 5 não é polígono porque seu contorno é composto por segmentos de retas que se cruzam. Portanto, apenas as figuras planas 4 e 7 são polígonos. Quadriláteros Definições: Paralelogramo: é um quadrilátero que possui lados opostos paralelos. Retângulo: é um quadrilátero que possui lados opostos paralelos, e os quatro ân- gulos são congruentes (retos). Losango: é um quadrilátero que possui lados opostos paralelos, e os quatro la- dos são congruentes. Quadrado: é um quadrilátero que possui lados opostos paralelos, além de ter os quatro lados e os quatro ângulos con- gruentes. Trapézio: é um quadrilátero que apresen- ta somente dois lados paralelos, chama- dos bases. Polígonos convexos e não convexos Definições: Polígono convexo: dados dois pontos A e B quaisquer dentro de um polígono, se o segmento de reta determinado por esses dois pontos estiver inteiramente contido no interior do polígono, então esse polígo- no será convexo. Polígono não convexo: dados dois pontos A e B quaisquer dentro de um polígono, se existir pelo menos um segmento de reta determinado por esses dois pontos que não estiver inteiramente contido no inte- rior do polígono, então esse polígono será não convexo. Observe os polígonos a seguir: Polígonos Polígono é uma figura geométrica plana com contorno fechado, formado por se- guimentos de retas que não se cruzam. No conjunto temos apenas duas figuras não são polígonos: 42 43 LA BO RA TÓ RI O DE M AT EM ÁT IC A 42 43 São convexos os polígonos 2,3,5 e 6 e não convexos os identificados por 1,4 e 7. Polígonos Regulares Um polígono é regular quando for convexo e possuir todos os lados e ângulos com a mesma medida. Círculo e circunferência Definições: Circunferência é o espaço geométrico de uma região circular que compreende to- dos os pontos de um plano localizados a uma determinada distância, denominada raio, de um ponto chamado centro. Assim, circunferência é uma linha, ou seja, a bor- da do círculo. Círculo é a região interna da circunferên- cia. Ele possui todos os pontos da circun- ferência e os pontos internos desta. As- sim, círculo é uma região plana delimitada pela circunferência. A tabela a seguir resume as classifica as formas geométricas do Conjunto de Figu- ras Planas em função de alguns dos con- ceitos definidos. Figura Polígono Convexo Regular Quadrado x x x Retângulo x x Círculo Triângulo equilátero x x x Figura irregular Trapézio x x Propostas de Atividades Definições e classificações de figuras planas – MAT_GM1101 1. Identifiquem os quadriláteros entre as figuras planas do conjunto. 2. Investigue as relações entre as medidas dos lados e dos ângulos internos, completando a tabela como no exemplo a seguir: 3. Classifique as sentenças sobre quadriláteros como verdadeiras (V) ou falsas (F): [ ] Todo quadrado é um retângulo. [ ] Todo retângulo é um quadrado. [ ] Todo quadrado é um paralelogramo. [ ] Todo retângulo é um paralelogramo. [ ] Todo quadrado é um losango. [ ] Todo losango é um quadrado. [ ] Todo trapézio é um paralelogramo. Quadri- láteros Imagem Lados Ângulos Paralelo- gramo Retângulo Quadrado Losango Trapézio Note que apesar de os conceitos de quadrilátero, polígono e círculo serem conhecidos de maneira geral pelos alunos, muitos não sabem as definições. Isso pode gerar confusão a respeito de algumas figuras planas. Então, a ideia é levan- tar questionamentos para que os estudantes sejam incenti- vados a explicar e argumentar esses conceitos. Canva 42 43 M AT EM ÁT IC A | E NS IN O M ÉD IO 42 43 5. Identifiquem quais figuras planas do conjunto são polígonos e quais não são. 6. Construa os polígonos a seguir na malha quadri- culada do conjunto utilizando régua, compasso, e/ou transferidor, e/ou esquadros. 7. Separem esses polígonos em dois grupos com características em comum e explique o critério utilizado. 1. Identifiquem as figuras e, com o auxílio de um fio ou barbante e da malha quadriculada, deter- minem o perímetro e a área de algumas figuras planas, completando a tabela: Observe a malha quadriculada e considere para essa atividade a unidade de comprimento e a área do quadrado unitário. 4. O que são polígonos? 8. Identifique os polígonos regulares do conjunto. a) Por que esses polígonos são regulares? O que são polígonos regulares? 9. Identifique agora o círculo do Conjunto de Figu- ras Planas. a) Essa figura é um círculo ou uma circunferên- cia? Círculo e circunferência são a mesma coi- sa? Por quê? GRUPO 1 Imagem Lados Ângulos GRUPO 2 CRITÉRIO UTILIZADO O objetivo é incentivar a argumentação e a busca por um padrão. Assim como na discussão sobre o conceito de polígonos, o professor precisa apresentar contraexemplos, argumentos e questionamentos sobre as definições e agru- pamentos criados pelos alunos. Utilizar um fio ou barbante para contornar o círculo e a figura irregular. Na sequência, esticar o fio sobre a malha quadriculada e determinar o comprimento aproximado do contorno das respectivas figuras a partir da unidade de comprimento utilizada, o lado do quadrado. Para os po- É importante analisar com cautela todas as explicações dos alunos e sempre questionar se elas são suficientes para demarcar esse grupo de figuras planas. Uma possi- bilidade é apresentar contraexemplos e figuras que podem gerar dúvidas. Perímetro e Área – MAT_GM1802 Figura Imagem Perímetro (u.c.) Área (u.a.)
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