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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 8 – Ainda Algoritmos / Divisão – Raiz Quadrada – Metodologia de Resolução de Problemas Universidade Federal da Bahia Tópicos da Apresentação Algoritmo da Divisão (Longo) Ilustração de um grave problema no ensino Aplicação do Material Dourado Compreensão do algoritmo da divisão Inicio da Matematica Abstrata: Raiz Quadrada Método de Resolução de Problemas de George Pólya O Método dos Quatro Passos Aplicação do Método de Newton Problema de Diofanto Universidade Federal da Bahia Super 138 (1999) 83 Universidade Federal da Bahia Algoritmo Divisão Universidade Federal da Bahia Algoritmo (Longo) Divisão 165 0,5 Universidade Federal da Bahia 165 0,5 06 2 Algoritmo (Longo) Divisão Universidade Federal da Bahia 165 0,5 06 2 05 12 Algoritmo (Longo) Divisão Universidade Federal da Bahia 165 0,5 06 2 05 12 0 10 330 + Algoritmo (Longo) Divisão Universidade Federal da Bahia 165 0,5 06 2 05 12 0 10 330 traduz - se por: 100 ÷ 0,5 = 200 60 ÷ 0,5 = 120 5 ÷ 0,5 = 10 330 + Algoritmo (Longo) Divisão Universidade Federal da Bahia Existem outros algoritmos da divisão que não somente o tradicional, ensinado nas escolas. Exemplo para casa: uso do ‘material dourado’ Super 25 (1989) Artigo no site: www.moodle.ufba.br Universidade Federal da Bahia Para Casa: Uso Material Dourado1 798 6 19 133 18 0 Passo 1: Representar o número 798 com o material dourado Passo 2: Para dividir 798 por 6 basta distribuir igualmente 798 em 6 grupos Universidade Federal da Bahia Para Casa: Uso Material Dourado2 Passo 3: Distribuir em centenas Passo 4: Desagrupar a centena restante transformando-a em 10 dezenas. Tem-se então 19 dezenas Passo 5: Distribuir as dezenas Universidade Federal da Bahia Para Casa: Uso Material Dourado3 Passo 6: Desagrupar a dezena restante transformando-a em 10 unidades. Obtém-se assim 18 unidades Passo 7: Finalmente distribuem-se as unidades Notar que, em cada um dos 6 grupos tem-se 133 unidades. Esta divisão é exata, isto é, seu resto é zero Universidade Federal da Bahia Início da Matemática Abstrata: Notação Raiz Quadrada Universidade Federal da Bahia 3 3 radix quadratum 9 aequalis 3 rad quad 9 ae 3 ra 9 3 r 9 3 √ 9 3 rad 9 3 Aplicação: calcular a área do seguinte quadrado: rad 2 rad 2 rad 2 ⋅ rad 2 2 r2 ⋅ r2 2 √ 2 √ 2 2 Conclusão: radix não é raiz, significa lado Universidade Federal da Bahia Início da Matemática Abstrata: Cálculos da Raiz Quadrada Universidade Federal da Bahia Construção Geométrica Simples da Raiz Quadrada Geometricamente, é relativamente fácil construir os números irracionais, como a raiz de dois, a partir da reta real com régua, compasso e o uso do Teorema de Pitágoras: Para casa: da construção acima, verifique que a raiz quadrada de quatro é dois com régua e compasso. Universidade Federal da Bahia Construção Euclideana: Descartes1 Universidade Federal da Bahia Considere que se deseje calcular a raiz quadrada de 3. Utilizando apenas régua e compasso, construa uma linha reta GH deste comprimento. Estenda a linha de FG (reta unitária), sendo K o centro da linha FH. Construção Euclideana: Descartes2 F H K Com régua e compasso construa um arco a partir do centro K de FH, tendo estabelecido a reta unitária FG (lembrando que o comprimento FG corresponde a 1 unidade). A reta GI, perpendicular a FH, e que corta o arco em I corresponde ao resultado procurado (raiz quadrada de três). I G Universidade Federal da Bahia Construção Euclideana: Descartes3 F H K I G A explicação é bastante simples, observando a semelhança entre os dois triângulos: GH GI = GI FG ⇔ GH × FG = GI × GI ⇔ GH × FG = ( GI )2 ⇔ Como: temos que: FG = 1 GH × 1 = ( GI )2 ⇔ GH = ( GI )2 ⇔ Portanto: √ GH = GI Universidade Federal da Bahia Raiz Quadrada dos Primeiros 20 Números Positivos √ 1 = 1 √ 2 ≈ 1,414213562373095048801688724209698078569671875376948073176679737990732478462... √ 3 ≈ 1,732050807568877293527446341505872366942805253810380628055806979451933016909... √ 4 = 2 √ 5 ≈ 2,236067977499789696409173668731276235440618359611525724270897245410520925638... √ 6 ≈ 2,449489742783178098197284074705891391965947480656670128432692567250960377457... √ 7 ≈ 2,645751311064590590501615753639260425710259183082450180368334459201068823230... √ 8 ≈ 2,828427124746190097603377448419396157139343750753896146353359475981464956924... √ 9 = 3 √10 ≈ 3,162277660168379331998893544432718533719555139325216826857504852792594438639... √11 ≈ 3,316624790355399849114932736670686683927088545589353597058682146116484642609... √12 ≈ 3,464101615137754587054892683011744733885610507620761256111613958903866033818... √13 ≈ 3,605551275463989293119221267470495946251296573845246212710453056227166948293... √14 ≈ 3,741657386773941385583748732316549301756019807778726946303745467320035156307... √15 ≈ 3,872983346207416885179265399782399610832921705291590826587573766113483091937... √16 = 4 √17 ≈ 4,123105625617660549821409855974077025147199225373620434398633573094954346338... √18 ≈ 4,242640687119285146405066172629094235709015626130844219530039213972197435386... √19 ≈ 4,358898943540673552236981983859615659137003925232444936890344138159557328203... √20 ≈ 4,472135954999579392818347337462552470881236719223051448541794490821041851276... Universidade Federal da Bahia Início da Matemática Abstrata: Uma Solução de uma Equação do Segundo Grau Universidade Federal da Bahia Uma Solução Geométrica de uma Equação de Segundo Grau Descartes sugeriu uma interpretação da equação de segundo grau: z2 = az + b2. z = a + a2+ b2 1 2 1 4 √ A partir do Teorema de Pitágoras note que: LM2+NL2 = (z−a/2)2. M L P N O LM = b b OP = a OM = z Universidade Federal da Bahia A Arte de Resolver Problemas – George Pólya Universidade Federal da Bahia Resolução de Problemas George Pólya (1887-1985) Professor Emérito, Universidade de Stanford Método dos 4 Passos 1. Compreender o enunciado 2. Planejar a resolução do problema, ou seja, explorar estratégias de resolução 3. Resolver o problema 4. Verificar a solução livro no site do curso: www.moodle.ufba.br Universidade Federal da Bahia i) É um item tão óbvio que nem sempre é mencionado ii) Compreenda o que é perguntado e o que é solicitado iii) Tente reinterpretá-lo com suas próprias palavras iv) As informações são suficientes para solucionar o problema? A Arte de Resolver Problemas1 George Pólya ‘O vento da liberdade sopra’ i) Procure semelhanças com outros problemas ii) Tente reduzir o problema a outro mais fácil iii) Experimente e procure regularidades / Faça um esquema iv) Modifique o problema. Altere qualquer dado no enunciado v) Escolha uma boa notação. Isso facilitará a organização dos dados e a compreensão vi) Se for possível, explore a simetria vii) Suponha a negação de algum fato. Veja aonde isto o levará viii) Suponha o problema resolvido ix) Pense em técnicas gerais 1. Antes de resolver, procure entender 2. Procure estratégias Universidade Federal da Bahia A Arte de Resolver Problemas2 i) Explore as melhores idéias que lhe ocorreram na fase anterior ii) Explore uma a uma, e não misture os princípios iii) Não desista facilmente. Mas também não insista num única idéia. Se a resolução se complicar demais, provavelmente haverá outro caminho iv) Chegou a um resultado? Tem certeza? Analise sua solução com mais cuidado 4. Extraia o sumo do problema, verifique tudo George Pólya i) Examine a fundo o caminho que seguiu. Como chegou (ou não) à solução? ii) Tente entender a resolução do problema iii) Agora tente resolver de uma forma mais simples iv) Analise até que ponto pode chegar com o método que escolheu v) Reflita sobre seu raciocínio e tire conclusões 3. Explore sua estratégia Universidade Federal da Bahia Exemplo: Método de Newton Universidade Federal da Bahia Método de Newton Isaac Newton (1642-1727), físico e matemático inglês Obra não-autorizada (1707), das notas de aula de Newton. Versões posteriores (1720), incluindo em inglês (1722), continuaram sem receber crédito de Newton Um negociante tinha certa soma em dinheiro. No primeiro ano, gastou cem libras, e acresceu o restante de um terço deste. No ano seguinte, gastou cem libras e aumentou a quantia restante de um terço da mesma. No terceiro ano, gastou novamente 100 libras e, depois, acrescentou sua terça parte; com isso seu capital atingiu o dobro do inicial Universidade Federal da Bahia 7a. M é to d o d o s 4 P a ss o s Projeto Araribá Editora Moderna (2005) A Arte de Resolver Problemas: Exemplo Universidade Federal da Bahia Heurística: estudo dos métodos e descobertas da invenção A boa escola: é aquela que permite aos estudantes descobrir e encontrar soluções por si mesmos Se você não consegue resolver um problema, então deve haver algum outro mais fácil que você consiga – encontre-o Matemática não serve para espectadores Para ser um bom matemático, jogador de biriba ou qualquer coisa, é necessário intuição Uma grande descoberta resolve um grande problema, mas sempre há um grão de descoberta na solução de qualquer problema George Pólya Citações: Pólya Arquimedes Universidade Federal da Bahia Enigmas: Túmulo de Diofanto & Soma das Idades Universidade Federal da Bahia Referências Dez Mandamentos para Professores - Revista do Professor de Matemática 10 (1987) A Arte de Resolver Problemas – George Pólya Tópicos de História da Matemática para uso em Sala de Aula: Cálculo – Carl B. Boyer 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 Slide Number 1 Tópicos da Apresentação Slide Number 3 Slide Number 4 Algoritmo (Longo) Divisão Slide Number 6 Slide Number 7 Slide Number 8 Slide Number 9 Slide Number 10 Para Casa: Uso Material Dourado1 Slide Number 12 Slide Number 13 Slide Number 14 Slide Number 15 Slide Number 16 Construção Geométrica Simples da Raiz Quadrada Construção Euclideana: Descartes1 Construção Euclideana: Descartes2 Slide Number 20 Raiz Quadrada dos Primeiros 20 Números Positivos Slide Number 22 Uma Solução Geométrica de uma Equação de Segundo Grau Slide Number 24 Resolução de Problemas A Arte de Resolver Problemas1 A Arte de Resolver Problemas2 Slide Number 28 Método de Newton A Arte de Resolver Problemas: Exemplo Citações: Pólya Enigmas: Túmulo de Diofanto & Soma das Idades Referências
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