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Universidade Federal da Bahia INSTITUTO DE HUMANIDADES, ARTES & CIÊNCIAS ‘MILTON SANTOS’ mlfn@ufba.br Marcio Luis Ferreira Nascimento HACA82: Arte & Matemática: Aula 6 – Nascimento da Matemática – Abstração: Aritmética & Algoritmos Universidade Federal da Bahia Tópicos da Apresentação Continuação Perspectiva: Ilusões Óticas Inicio da Abstração em Matemática Aritmética & Algoritmos Alguns Problemas Clássicos de Aritmética Meio Ovo 35 Camelos Conjectura Goldbach Matemático & Professor Brasileiro Malba Tahan Pesquisa em Casa Um problema de 1 milhão de dólares! Lista de Exercícios Universidade Federal da Bahia Ilusões Óticas & Perspectiva Universidade Federal da Bahia Se ria o q ua dr ad o re al m en te qu ad ra do ? Ilusões Óticas e Perspectiva1: Ilusão de Orbison Tipo de distorção (ilusão) em que um fundo de linhas radiantes parece distorcer figuras superimpostas, como quadrados e círculos Universidade Federal da Bahia Ilusões Óticas e Perspectiva2 As duas linhas dentro deste paralelograma tem o mesmo comprimento: Ilusão Poggendorff: os terminais de uma linha reta atravessando um retângulo parecem desalinhados. Foi descoberto em 1860 pelo físico Poggendorff, editor da revista Annalen der Physik und Chemie (Anais da Física e da Química) Johann Christian Poggendorff (1796 - 1877) , físico alemão Universidade Federal da Bahia Uma ilusão de distorção em linha publicada pelo astrônomo alemão Johann Karl Friedrich Zöllner em 1860. As linhas diagonais, embora paralelas, não parecem ser Ilusões Óticas e Perspectiva3: Zöllner Zöllner, Ann. der Phys. 186 (1860) Universidade Federal da Bahia Ilusões Óticas e Perspectiva4: Triângulo e Escada Penrose Um triangulo e escada impossíveis! O triângulo remonta a uma proposta de 1934 feita por Oscar Reutersvärd. Roger Penrose redescobriu- o independentemente após uma visita ao artista Maurits C. Escher, publicado no British Journal of Psychology 49 (1958). Inspirado neste trabalho, Escher produziu em 1961 sua celebre obra Waterfall (queda d’água) Sir Roger Penrose (n. 1931), físico e matemático inglês Universidade Federal da Bahia Ilusões Óticas e Perspectiva5: Escher Maurits Cornelis Escher (1898 – 1972) W at er fa ll ( 19 61 ) - lit og ra fia As ce nd in g an d De sc en di ng (1 96 0) - lit og ra fia Universidade Federal da Bahia Ilusões Óticas e Perspectiva6: Titchener Ilusão de Titchener (ou ilusão de tamanho Ebbinghaus): dois círculos são circundados por outros seis grandes e pequenos círculos. Embora não pareça, ambos círculos centrais são exatamente iguais (tem o mesmo tamanho) Universidade Federal da Bahia Ilusões Óticas e Perspectiva7 Uma famosa sala distorcida foi concebida pelo oftalmologista americano Adelbert Ames Jr. (1880-1955), que construiu tal sala em 1946 baseado em conceito sugerido pelo físico alemão Hermann Helmholtz no séc. XIX. A sala Ames parece ser cúbica quando vista a partir de determinada condição, mas é na verdade trapezoidal, assim como as paredes, janelas e detalhe do piso. Sala Ames: uma geometria simples pode conceber uma distorção ilusória cujo resultado é transformar duas gêmeas idênticas em pessoas com tamanhos diversos Universidade Federal da Bahia Início da Matemática Abstrata: Aritmética & Algoritmos Universidade Federal da Bahia Margarita Philosophica (1504) Mas não foram só as artes que nesta época se aproximaram dos procedimentos científicos. As grandes navegações e a ampla atividade comercial do período Renascentista impulsionaram o desenvolvimento, a incorporação e a utilização generalizada de diversas técnicas matemáticas. Uma delas foi o uso de cálculos com algarismos Na gravura pode-se ver ao centro a Aritmética, a deusa da arte de fazer cálculos. De um lado um ancião (Pitágoras) faz cálculos com o ábaco, uma espécie de calculadora usada na Antiguidade e durante toda a Idade Média. Do outro, um jovem (Boécio) faz cálculos com os algarismos, recém-incorporados à cultura européia. Observa-se nas vestes da deusa números Gregor Riesch (1467 - 1525), escritor alemão Universidade Federal da Bahia Conta-se que um rico mercador na Idade Média, querendo dar instrução ao seu filho, consultou um especialista que o aconselhou: “Se você acha que para ele basta aprender a somar e subtrair, qualquer universidade alemã ou francesa poderá fazê- lo. Mas se você acha necessário que ele aprenda a dividir ou multiplicar, deverá enviá-lo às universidades italianas.” Boécio: De Arithmetica – Manuscrito em Latim – Itália (1390) Les Cahiers Science Vie – Nicole Oresme Universidade Federal da Bahia A Aritmética - Tapeçaria Flamenga, Séc. XV Museu Nacional da Idade Média (Musée Cluny, Paris) www.musee-moyenage.fr Universidade Federal da Bahia Universidade Federal da Bahia Aplicação: O Problema do Meio Ovo Universidade Federal da Bahia Problema do Meio Ovo Uma senhora, mãe de três filhos, vai visitá-los e resolve presenteá-los com ovos frescos que traz numa cesta Ao mais velho, ela dá metade do que possui e mais meio ovo O do meio recebe metade do que restou na cesta e mais meio ovo O filho mais novo ganha metade do novo resto e mais meio ovo, terminando assim os ovos da cesta Quantos ovos haviam na cesta e quantos a mãe deu à cada filho? Universidade Federal da Bahia Solução algébrica: cesta com x ovos Sua metade: x/2, e ao primeiro filho Ao segundo filho, a metade do primeiro resto e mais meio ovo: Ao terceiro filho, a metade do segundo resto e mais meio ovo: Considerando todas as opcoes, uma maneira de resolver seria: Problema do Meio Ovo Universidade Federal da Bahia Raciocinando a partir do terceiro filho: Se a mãe deu ao último filho metade do que havia na cesta e mais meio ovo, ficando sem nada, é porque meio ovo é a metade do conteúdo da cesta. Logo havia um ovo apenas quando ela chegou ao terceiro filho Solução aritmética Super 49 (1991) 37 Artigo no site: www.moodle.ufba.br Universidade Federal da Bahia Super 84 (1994) 69 Universidade Federal da Bahia Aplicação: O Problema dos 35 Camelos Universidade Federal da Bahia Malba Tahan Júlio César de Mello e Souza, professor, brasileiro ww w. m alb at ah an .co m .b r Universidade Federal da Bahia Problema 35 Camelos1 Esta história tem um herói: um fictício matemático árabe chamado Beremiz Samir. Nosso herói Beremiz viajava com um amigo pelo deserto, ambos montados em um único camelo, quando encontram três homens discutindo acaloradamente. Universidade Federal da Bahia Problema 35 Camelos2 Eram três irmãos. Haviam recebido uma herança de 35 camelos do pai, sendo a metade para o mais velho, a terça parte para o irmão do meio e a nona parte para o irmão mais moço. O motivo da discussão era a dificuldade em dividir a herança. Universidade Federal da Bahia Os três irmãos não sabiam como resolver o problema, uma vez que metade de 35 é 17 e meio (17,5), e a terça e a nona parte também não são exatas. Problema 35 Camelos3 Universidade Federal da Bahia Problema 35 Camelos4 Eis a solução apresentada por Beremiz : - É muito simples - atalhou Beremiz. Encarrego-me de fazer, com justiça, essa divisão, se permitirem que eu junte aos 35 camelos da herança este belo animal que, em boa hora, aqui nos trouxe! - Vou fazer a divisão justa e exata dos camelos que são agora, como vêem, em número, 36. Universidade Federal da Bahia Voltando-se para o mais velho dos irmãos, assim falou: - Deverias receber, meu amigo, a metade de 35, isto é, 17,5. Receberás a metade de 36 e, portanto, 18. Nada tens a reclamar, pois é claro que saíste lucrando com esta divisão! Problema 35 Camelos5 Universidade Federal da Bahia Problema 35 Camelos6 E tu, deverias receber um terço de 35, isto é, 11 e pouco. Vais receber um terço de 36, isto é, 12. Não poderás protestar, pois também tu saíste com visível lucro na transação. Prof. Júlio César de Mello e Souza (1895 - 1974), alter ego de Malba Tahan Universidade Federal da Bahia E tu que deverias receber a nona parte de 35, isto é 3 e tanto. Vais receber uma nona parte de 36, isto é, 4. O teu lucro foi igualmente notável. Foto rara de Malba Tahan vestido à caráter Problema 35 Camelos7 Universidade Federal da Bahia Problema 35 Camelos8 Couberam 18 camelos ao primeiro, 12 ao segundo e 4 ao terceiro, o que dá um resultado (18+12+4) de trinta e quatro camelos. Dos trinta e seis camelos, sobram, portanto dois. Os irmãos nada têm a reclamar. Cada um deles ganha mais do que receberia antes. Todos saem lucrando. Universidade Federal da Bahia Problema 35 Camelos9 Ouçamos de novo nosso matemático: O primeiro dos irmãos recebeu 18, o segundo, 12, e o terceiro, 4. O total é 18 + 12 + 4 = 34 camelos. Sobram, 2 camelos. Um deles pertence a meu amigo. Foi emprestado a vocês para permitir a partilha da herança, mas agora pode ser devolvido. O outro camelo que sobra, fica para mim, por ter resolvido a contento de todos este complicado problema de herança. Universidade Federal da Bahia Tarefa para Casa Pesquisar sobre o problema dos trinta e cinco camelos. Por que de fato ao se adicionar 1 camelo aos trinta e cinco a divisão obedece ao testamento, e ainda sobram dois camelos? Sugestão de leitura – apêndice do livro de Malba Tahan, disponível no site:www.moodle.ufba.br Júlio César de Mello e Souza (1895 - 1974), alter ego de Malba Tahan Universidade Federal da Bahia Conjectura de Goldbach Universidade Federal da Bahia Conjectura de Goldbach Todo número inteiro par maior que 2 pode ser escrito como a soma de dois números primos Leonhard Euler Carta entre Christian Goldbach e Leonhard Euler, em 7 de Junho de 1742 Todo número inteiro pode ser escrito como a soma de três números primos www.eulerarchive.org 4 = 2 + 2 6 = 3 + 3 8 = 3 + 5 10 = 3 + 7 12 = 5 + 7 14 = 3 + 11 7 = 2 + 2 + 3 9 = 2 + 2 + 5 11 = 3 + 3 + 5 13 = 3 + 3 + 7 Carta disponível no site: www.moodle.ufba.br Universidade Federal da Bahia Um Problema de Um Milhão de Dólares Demonstrar que todo número inteiro par maior que 2 pode ser escrito como a soma de dois números primos Godfrey Harold Hardy Srinivasa Iyengar Ramanujan Ivan Matveyevich Vinogradov www.apostolosdoxiadis.com Apostolos Doxiadis Universidade Federal da Bahia Uma Possível Solução? Em 24 de maio de 2013, Harald Helfgott conseguiu apresentar uma solução ao famoso problema envolvendo números primos - aqueles que só são divisíveis por eles mesmos e por um - que estava sem solução há quase 300 anos. O matemático desvendou a 'conjectura fraca' de Christian Goldbach, descrita em 1794, em que todo número ímpar maior do que 5 pode ser decomposto na soma de até três números primos. A teoria deriva da 'versão forte', no qual todo número par maior que 2 é a soma de dois primos Harald Andrés Helfgott (n. 1977), matemático peruano Universidade Federal da Bahia Lista de Exercícios Primeira Prova: 18/06/13 Universidade Federal da Bahia Referências Superinteressante - Artigos do Prof. Luiz Barco The Algebra of Mohammed Ben Musa – Frederic Rosen Latin Translation of the Algebra of Al- Khowarizmi – Robert of Chester‘s A History of Mathematics – Florian Cajori A Source Book in Mathematics – David E. Smith History of Mathematics: from Mesopotamy to Modernity – Luke Hodgkin History of Mathematics: An Introduction – David M. Burton Tio Petrus e a Conjectura de Goldbach – Apostolos Doxiadis Slide Number 1 Tópicos da Apresentação Slide Number 3 Ilusões Óticas e Perspectiva1: Ilusão de Orbison Ilusões Óticas e Perspectiva2 Ilusões Óticas e Perspectiva3: Zöllner Ilusões Óticas e Perspectiva4: Triângulo e Escada Penrose Ilusões Óticas e Perspectiva5: Escher Ilusões Óticas e Perspectiva6: Titchener Ilusões Óticas e Perspectiva7 Slide Number 11 Margarita Philosophica (1504) Slide Number 13 Slide Number 14 Slide Number 15 Slide Number 16 Problema do Meio Ovo Problema do Meio Ovo Slide Number 19 Slide Number 20 Slide Number 21 Malba Tahan Problema 35 Camelos1 Problema 35 Camelos2 Problema 35 Camelos3 Problema 35 Camelos4 Problema 35 Camelos5 Problema 35 Camelos6 Problema 35 Camelos7 Problema 35 Camelos8 Problema 35 Camelos9 Tarefa para Casa Slide Number 33 Conjectura de Goldbach Um Problema de Um Milhão de Dólares Uma Possível Solução? Lista de Exercícios Referências
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