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Teoria dos Números: Sobre explicações e argumentos matemáticos Quadrado = Triângulo? • José levanta a mão freneticamente, exclamando: "Consigo PROVAR que um triângulo é igual a um quadrado". A professora pede a ele para contar mais à turma sobre sua descoberta. José vai para o canto onde estão os blocos e retorna com dois meios blocos quadrados, dois meios blocos triangulares e um bloco retangular. • Embora a maneira de José falar — sua afirmação de que as formas eram “iguais" — não seja matematicamente correta (por exemplo, as formas não são congruentes), fico intrigado com a sua explicação e seu uso do termo prova. E se, por exemplo, ele. tivesse dito: “A área deste quadrado é igual à área deste triângulo porque cada um deles é metade da área do mesmo retângulo maior”, e continuasse com sua demonstração? Em que saludo isso pode ser considerado uma prova ou, pelo menos, uma demonstração convincente? Prova e Demonstração? • Segundo o Houaiss: • Provar: demonstrar a verdade, a realidade, a autenticidade de (uma coisa) com razões, fatos, etc. • Demonstrar: tornar evidente através de provas; comprovar. • Etimologicamente: • Provar: lat. prŏbo,as,āvi,ātum,āre no sentido de ‘ensaiar, examinar, verificar, reconhecer por experiência, julgar, aceitar’. • Demonstrar: lat. demonstro,as,āvi,ātum,āre no sentido de 'fazer ver, dar a conhecer, indicar, comprovar’. • Segundo LALANDE (1999, p. 239): Uma demonstração é uma dedução destinada a provar a verdade da sua conclusão apoiando-se sobre premissas reconhecidas ou admitidas como verdadeiras. • A história das explicações e dos argumentos matemáticos é complicada pelo fato de que aquilo que hoje aceitamos como paradigmático da prova matemática é uma metodologia que surgiu por volta de 300 a. C., em grande parte graças aos esforços de Euclides de Alexandria. • A luz de Os elementos, de Euclides, os argumentos e explicações anteriores devem ser consideradas demonstrações convincentes. Isso porque há uma diferença essencial entre a prova indiana (upapattis) e a prova grega (apodeixis). O objetivo de um estudioso indiano em convencer o aluno inteligente da validade, de forma que uma demonstração visual era uma forma aceitável de argumento. A apodeixis grega, por outro lado, ainda que muitas vezes incluísse uma demonstração geométrica, era construída a partir de axiomas selecionados e se baseava na lógica proposicional. Mas ambas empregavam a dedução lógica. RACIOCÍNIO E PROVA A PARTIR DE UMA PERSPECTIVA DO DESENVOLVIMENTO • A noção de prova ocorre muito cedo no desenvolvimento de uma pessoa. José, o aluno da educação infantil, certamente apresentou uma demonstração convincente— que depende da forma dos blocos, da forma dos quadrados e da forma do retângulo produzido. A abordagem experimental de José à prova é um tanto típica do que se vê no currículo do ensino fundamental. Consigo provar que 5 é a solução para 3 + ? = 8 experimentando números de 1 a 10. • Mais ou menos na 3º ano, costuma acontecer uma mudança na eficácia percebida do método de tentativa e erro. As habilidades de contagem de crianças se desenvolvem até o ponto onde elas começam a perceber que “os números avançam para sempre”. Enunciados como: Um número par mais um número ímpar é igual a um número ímpar, embora demonstráveis para números de tamanho moderado, não o são quando “se tratam de” números verdadeiramente grandes. Muitas vezes se pede que as crianças acreditem na estrutura de um sistema que já não podem contar nos dedos. VARIEDADES DE PROVA • Prova por exaustão; • Prova por postulados; • Prova por indução; • Prova por contradição. Prova por exaustão • Tenho moedas de 1, 5 e 10 centavos no bolso e pego três delas. Quais seriam as diferentes quantias que eu poderia ter? Prova por postulados • Por exemplo: Quaisquer números pares somados resulta num número par. • Para demonstrar essa conjectura posso imaginar os números pares 2n e 2m, com n e m sendo números naturais quaisquer. Assim: 2n + 2m = 2 (n + m). E o dobro de qualquer número é um número par. • Observe que, nesse caso, precisamos usar dois postulados: 1. Todo número que pode ser escrito na forma 2n é um número par; 2. Quando duas parcelas possuem um termo comum, podemos coloca- lo em evidência, utilizando a propriedade distributiva da multiplicação em relação à soma. • Prove que a soma de um número par mais um número ímpar é sempre um número ímpar. Prova por indução • A ideia é a seguinte: 1. Demonstra que o primeiro enunciado de uma sequência infinita de enunciados é verdadeiro (a propósito, não é necessário começar com 0). 2. A seguir, provo (efetivamente, uma prova por postulados) que, se o enunciado arbitrário , na sequência infinita de enunciados é verdadeiro, como são todos os enunciados anteriores a esse enunciado arbitrário, a próxima instrução , também é. Prova por contradição • Você prova que a conjectura está correta, demonstrando que se não for verdadeira, há sempre uma contradição. Teoria dos Números: Sobre explicações e argumentos matemáticos Quadrado = Triângulo? Slide 3 Slide 4 Prova e Demonstração? Slide 6 Slide 7 RACIOCÍNIO E PROVA A PARTIR DE UMA PERSPECTIVA DO DESENVOLVIMEN VARIEDADES DE PROVA Prova por exaustão Prova por postulados Prova por indução Prova por contradição
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