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Universidade do Estado do Pará Centro de Ciências Sociais e Educação Curso de Licenciatura Plena em Matemática ALYSSON WANDER SOUZA DOS SANTOS RAYANNA KAIONARA AVELAR DE BARROS TEOREMA DE PITÁGORAS: PROVAS, DEMONSTRAÇÕES E APLICAÇÕES Cachoeira Do Arari / PA 2014 ALYSSON WANDER SOUZA DOS SANTOS RAYANNA KAIONARA AVELAR DE BARROS TEOREMA DE PITÁGORAS: PROVAS, DEMONSTRAÇÕES E APLICAÇÕES Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Licenciatura Plena Em Matemática, oferecido pela Universidade Aberta do Brasil – UAB, através da Universidade do Estado do Pará – UEPA como quesito para a obtenção de título de graduados em licenciatura em matemática. ORIENTADOR: PROF. ANDREY PATRICK MONTEIRO DE PAULA. Cachoeira Do Arari / PA 2014 ALYSSON WANDER SOUZA DOS SANTOS RAYANNA KAIONARA AVELAR DE BARROS TEOREMA DE PITÁGORAS: PROVAS, DEMONSTRAÇÕES E APLICAÇÕES Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao curso de licenciatura plena em matemática, oferecido pela Universidade Aberta do Brasil – UAB através da Universidade do Estado do Pará – UEPA como quesito para a obtenção de título de graduados em licenciatura em matemática. Orientador: Prof. Msc. Andrey Patrick Monteiro de Paula. Aprovado em 15/08/2014 COMISSÃO EXAMINADORA: _______________________________________________ _______________________________________________ _______________________________________________ Cachoeira Do Arari / PA 2014 Á nós mesmos. À nossas famílias. Ao Professor Jaelson Moraes. Às amigas Éleni Moraes e Gildinha Mesquita. AGRADECIMENTOS – Alysson Wander Primeiramente agradeço ao nosso bom Deus, que permitiu essa realização, e aos amigos espirituais que me ajudaram á enfrentar as dificuldades enquanto universitário e ser vivente. Á minha mãe Marlene Souza, meu exemplo de vida, e ao meu padrasto Afonso Paraense, pela ajuda e incentivo incondicional, sem eles eu não chegaria até aqui. Á minha família, especialmente á minhas irmãs Pricila Maciel e Monica Santos, e á minha sobrinha Monique Paraense, pela compreensão da ausência durante os estudos, sabendo que o amanhã depende da constante dedicação do agora. Ao tutor presencial e amigo, professor Jaelson Moraes, por sua incansável dedicação, não apenas no sentido de nos propiciar seus ensinamentos, mas por todo esforço em nos fazer aprender, tornando-nos profissionais tão competentes quanto ele próprio. Aos colegas de turma, que venceram junto á mim todas as dificuldades enfrentadas durante a realização do curso. Em especial á Éleni Moraes, Gildinha Mesquita e Rayanna Kaionara, amigas de equipe e irmãs de amizade, que fizeram parte da minha formação e que continuarão presente em minha vida com toda certeza. Aos amigos, principalmente á Bruna Isabelle, Jaqueline Gama, Ruanna Santos, Tainah Azevedo, Tarcia Sousa e Thamyres Figueiredo, que sonharam comigo esta formação acadêmica, dentre as quais muito contribuíram para que ela se realizasse. Aos companheiros de trabalho durante o estágio realizado no Fórum de Cachoeira do Arari, por todo apoio e ajuda dedicada ao longo desses anos. Ao orientador, Andrey de Paula, pelo suporte no tempo que lhe coube, e por seus aconselhamentos, correções e incentivos. Agradeço á todos os professores que nos acompanharam durante o curso, compartilhando conosco seus conhecimentos. Á Universidade do Estado do Pará, sua direção e administração, que oportunizaram o vislumbre da janela da primeira graduação. Em especial á Débora Dias, por todo esforço direcionado ao bom desempenho dos graduandos. Á todo corpo funcional da Universidade Aberta do Brasil – Polo Dalcídio Jurandir, pelo trabalho dedicado durante a realização do curso. Por fim, á todos os demais que direta ou indiretamente contribuíram com minha formação acadêmica e profissional, meu muito obrigado! AGRADECIMENTOS – Rayanna Avelar Primeiramente ao nosso Deus, que permitiu que eu realiza-se esse sonho, e enfrentar todas as dificuldades que passei enquanto universitária e vivente. Á minha mãe, meu exemplo de vida e meu porto seguro, e ao meu pai que me incentivou. Á minha família, pela compreensão das minhas ausências durante o período letivo da universidade. Ao tutor presencial, professor e acima de tudo amigo, por sua incansável dedicação e paciência, além de nos propiciar seus ensinamentos e todo seu esforço para que aprendêssemos, assim nos tornando profissionais competentes a altura do mesmo. Aos meus colegas, que compartilharam do mesmo sonho e que venceram junto a mim. Em especial: Alysson, Eleni e Gildinha, que continuarão presentes em minha vida. Aos meus amigos, principalmente Daniel e Eliene e aos demais que do seu jeito contribuíram para a realização desse sonho. Ao orientador Andrey de Paula, pelo suporte e por seus aconselhamentos. Agradeço á todos os professores que nos acompanharam durante o curso. Á Universidade do Estado do Pará, sua direção e administração. Á todo o corpo de funcionários da Universidade Aberta do Brasil - Pólo Dalcidio Jurandir. Por fim, á todos que participaram direta e indiretamente com minha formação. Á todos, meu muito obrigada! “É justamente a possibilidade de realizar um sonho que torna a vida interessante.” Paulo Coelho RESUMO Este trabalho apresenta-se como pesquisa bibliográfica acerca do Teorema de Pitágoras, e seu principal objetivo é realizar um estudo referente á esse teorema, para isso, traz em síntese, a história de Pitágoras e sua ordem pitagórica, bem como, o uso dos princípios do Teorema de Pitágoras por povos como babilônios e egípcios, e a relação existente entre os ternos pitagóricos e o Teorema de Pitágoras. De maneira enfática, elucida algumas demonstrações e provas para o Teorema de Pitágoras, apresentadas por matemáticos amadores como o entusiasta Henry Perigal e o ex-presidente norte americano James A. Garfield, e também por mentes brilhantes como Euclides, Bháskara e Pólya. Além disso, são aduzidas aplicações do Teorema de Pitágoras não apenas em ciências exatas como Matemática e Física, mas em áreas até então inimagináveis como Biologia, Construção civil e Transmissões de dados GPS. Ao final, fica indubitável a importância do Teorema de Pitágoras para a humanidade, uma vez que possui aplicabilidade em atividades cotidianas desde os tempos remotos até a atualidade. Sendo assim, diante das evidências, acredita-se que este trabalho possa servir como fonte de estudos para professores, alunos e interessados disposto á descobrir o encantamento do Teorema de Pitágoras. Palavras-chave: Teorema de Pitágoras. Demonstrações. Provas. Aplicações. ABSTRACT This work presents itself as literature about the Pythagorean Theorem, and its main objective is to conduct a study regarding this theorem, for it brings in brief, the story of Pythagoras and Pythagorean your order, as well as the use of the principles Pythagoras Theorem by people like the Babylonians and Egyptians, and the relationship between the suits and the Pythagorean Theorem of Pythagoras. Emphatically, elucidates some demonstrations and proofs for the Pythagorean theorem, as presented by amateur mathematicians enthusiast Henry Perigal and the North American former President James A. Garfield, and also by brilliant minds like Euclid, Bhaskara and Pólya. In addition, the Pythagorean Theorem Applications are adduced not only in sciences like mathematics and physics, but hitherto unimaginable areas asbiology, Construction and Drives GPS data. At the end, is the undoubted importance of the Pythagorean theorem for humanity, since it has applicability in everyday activities from ancient times to the present. Thus, given the evidence, it is believed that this work can serve as a source of study for teachers, students and stakeholders willing will discover the enchantment of the Pythagorean Theorem. Keywords: Pythagorean Theorem. Demos. Proofs. Applications. SUMÁRIO INTRODUÇÃO...................................................................................................12 1. SÍNTESE HISTÓRICA.......................................................................................14 1.1. Pitágoras de Samos...........................................................................................14 1.2. A Escola Pitagórica............................................................................................17 1.3. O Teorema de Pitágoras....................................................................................20 1.4. Ternos Pitagóricos.............................................................................................21 2. DEMONSTRAÇÕES E PROVAS PARA O TEOREMA DE PITÁGORAS........23 2.1. Prova 1. Uma generalização do Teorema de Pitágoras: O argumento de Polya..................................................................................................................24 2.2. Prova 2. O problema de Hipócrates...................................................................25 2.3. Demonstração Clássica: Através de quadriculações.........................................26 2.4. Demonstração do quadrado chinês...................................................................27 2.5. Demonstração do Teorema de Pitágoras através de triângulos isósceles........28 2.6. Demonstração de Perigal..................................................................................29 2.7. Demonstração de Bháskara..............................................................................30 2.8. Demonstração de Leonardo Da Vinci................................................................32 2.9. Demonstração de Euclides................................................................................33 2.10. Demonstração de Papus...................................................................................34 2.11. Demonstração do Teorema de Pitágoras através do Tangram.........................35 2.12. Prova 3. A demonstração mais curta: Por semelhança de triângulos...............36 2.13. Prova 4. Demonstração do presidente..............................................................37 3. APLICAÇÕES PARA O TEOREMA DE PITÁGORAS.....................................39 3.1. Em Matemática..................................................................................................39 3.1.1. Geometria plana..............................................................................................39 3.1.2. Geometria espacial..........................................................................................41 3.1.3. Geometria analítica..........................................................................................43 3.1.4. Trigonometria...................................................................................................45 3.2. Em Física...........................................................................................................48 3.2.1. Operações vetoriais: Cálculo do módulo do vetor soma.................................48 3.3. Em Biologia........................................................................................................51 3.3.1. O plano inclinado de um corpo em repouso....................................................51 3.3.2. As alavancas promovidas pelos movimentos dos ossos do braço..................52 3.4. Em construção civil............................................................................................53 3.4.1. Na obtenção de ângulos retos.........................................................................54 3.4.2. Na elevação do telhado...................................................................................55 3.5. Em transmissões de dados GPS (via satélite)...................................................56 CONSIDERAÇÕES FINAIS..............................................................................60 REFERÊNCIAS.................................................................................................62 12 INTRODUÇÃO Considerado um dos mais extraordinários teoremas da matemática, o Teorema de Pitágoras fundamenta-se na relação existente entre os lados de qualquer triângulo retângulo. Seu enunciado diz que: “Em qualquer triângulo retângulo á soma dos quadrados dos catetos é igual ao quadrado da hipotenusa.” Tal afirmação faz menção direta aos comprimentos dos lados do triângulo retângulo, contudo, podemos também enunciá-lo geometricamente da seguinte maneira: “Em qualquer triângulo retângulo, a área do quadrado construído sobre a hipotenusa é igual á soma das áreas dos quadrados construídos sobre os catetos.” Ambos enunciados podem ser equacionados da seguinte maneira: a² = b² + c², onde a é a medida da hipotenusa do triângulo retângulo e b e c são as medidas dos catetos. Esse teorema, como o próprio nome diz, é atribuído ao grego Pitágoras, apesar de existirem documentos que comprovem sua utilização desde mil anos antes mesmo da existência do próprio Pitágoras. Tendo aplicações em importantes áreas do conhecimento, como Física, Biologia, Engenharia, e outras; é na área de Matemática que impera sua aplicação como ferramenta crucial na solução de infinitos problemas, seja no ramo de Trigonometria, Geometria plana, Geometria espacial, Geometria analítica, etc. Nesse sentido, este trabalho apresenta-se como pesquisa bibliográfica e tem por objetivo principal, a realização de um estudo acerca do referido teorema, levando em conta dados históricos de Pitágoras; bem como, objetivos específicos, a verificação de aplicações para o Teorema de Pitágoras, sendo teóricas, práticas e/ou cotidianas; e ainda, analisar algumas das demonstrações existentes, apresentadas por matemáticos amadores como o ex-presidente norte americano James A. Garfield, á renomados estudiosos da área como Euclides e Bháskara. Para isso, o capítulo 1 traz uma breve abordagem histórica quanto á Pitágoras e os Pitagóricos, respectivamente; aborda o Teorema de Pitágoras e alguns dados ligados á utilização desse teorema ao longo da história, do mesmo modo que discute e apresenta uma definição para os ternos pitagóricos, que são trios de valores ligados diretamente ao Teorema de Pitágoras. 13 O capítulo 2 apresenta e analisa algumas demonstrações algébricas e geométricas para o Teorema de Pitágoras, trazendo inicialmente duas generalizações chamadas de “O argumento de Polya” e “O problema de Hipócrates”, seguido das seguintes demonstrações: Demonstração Clássica: Através de quadriculações; Demonstração do Quadrado Chinês; Demonstração através de triângulos isósceles; Demonstração de Perigal; Demonstração de Bháskara; Demonstração de Leonardo Da Vinci; Demonstração de Euclides; Demonstração de Papus; Demonstração através do Tangram; A demonstração mais curta: por semelhança de triângulos; finalizando com a Demonstração do Presidente. O capítulo 3, por sua vez, elucida aplicações para o Teorema de Pitágoras em Matemática, Física, Biologia, Construção civil e Transmissões de dados GPS; enfatizando a Matemática por ter esse teorema como ferramenta fundamental em inúmeras situações, e as Transmissões de dados GPS, por considerar interessante todo conhecimento matemático existente por trás dofuncionamento dessa tecnologia, principalmente no que refere ao Teorema de Pitágoras. Em encerramento, são apresentadas as considerações finais inferidas ao longo do desenvolvimento desta produção. 14 1. SÍNTESE HISTÓRICA. 1.1 Pitágoras de Samos Figura 1. Pitágoras de Samos Fonte: http://www.mundodafilosofia.com.br/page10.html Pitágoras de Samos foi um matemático grego que tem sua história envolta em mitos e lendas, uma vez que não há registros históricos de sua época que tenham sobrevivido até os dias de hoje. Pitágoras nasceu em Samos, uma das Ilhas do Dodecaneso (um grupo de ilhas gregas na extremidade leste do Mar Egeu, junto à costa sudoeste da Turquia), próximo á Mileto, atual Turquia, por volta de 580 a.C. vindo a falecer aproximadamente no ano de 497/496 a.C em Metaponto, Luciana (região sul da Itália). Assim como Tales de Mileto, um exímio negociante pertencente á uma nobre família grega, é considerado como sendo o primeiro filósofo, bem como, o primeiro dos “Sete sábios da Grécia” (Tales de Mileto, Periandro de Corinto, Pítaco de Mitilene, Bias de Priene, Cleóbulo de Lindos, Sólon de Atenas e Quílon de Esparta), Pitágoras é habitualmente considerado o primeiro matemático. É importante ressaltar neste ponto que os dados da vida de Pitágoras e de seu trabalho, relatados a seguir, não podem ser afirmados com certeza, pois são objetos de fontes tardias registradas anos após sua vivência, bem como, a inexistência de documentos referentes á Pitágoras que tenham sido originados por sí próprio ou qualquer outro que tenha vivido em sua época. 15 [...] Várias biografias de Pitágoras foram escritas na Antiguidade, inclusive uma de Aristóteles, mas se perderam. Uma outra dificuldade para caracterizar claramente a figura de Pitágoras provém do fato de que a ordem que ele fundou era comunitária além de secreta[...] (BOYER, 2010, p.33). Pitágoras pertencia á uma modesta família que tinha o mercador Menesarco como patriarca; enquanto criança acompanhava seu pai em muitas de suas viagens de negócios. Conta-se que por conta dessas viagens, Pitágoras teria estado em Tires, onde tivera contato com caldeus (babilônicos) e os mestres da Síria. Entre seus 18 e 20 anos já era detentor de grandes conhecimentos matemáticos e filosóficos da época, período este em que procurou por Tales, de quem foi discípulo. Tales era considerado o maior sábio de seu tempo. Alguns historiadores duvidam de que Pitágoras tenha sido discípulo de Tales, para BOYER (2010, p.33) “isto é improvável, dada a diferença de meio século entre as suas idades”. Por outro lado, a grande maioria daqueles que de se debruçam em estudar a misteriosa vida deste matemático aceita a hipótese de que realmente Pitágoras tenha tido contato direto com Tales, tendo sido o próprio Tales quem lhe aconselhou acerca de suas viagens em busca do conhecimento, principalmente no que diz respeito á matemática. Em suas viagens Pitágoras de certo passou pela Babilônia e Egito, provavelmente tenha estado até na índia. Sedo contemporâneo de Confúcio, Lao- Tse e, inclusive, Buda, há quem acredite que Pitágoras o contatou e absorveu seus ensinamentos em sua possível passagem pela Índia. Ressalta-se que tais viagens foram fundamentais para que Pitágoras viesse a fundar sua doutrina esotérica no apogeu de sua vivência. Certamente maravilhado com a maneira que babilônicos e egípcios usavam conhecimentos matemáticos tão complexos, na construção de seus “prédios”, por exemplo, Pitágoras fixou-se no Egito por cerca de 20 anos. De acordo com MARQUES (2011, p.104), “em 525 a.C. o Rei da Pérsia invadiu o Egito e Pitágoras foi feito prisioneiro, sendo remetido para a Babilônia, lugar onde aperfeiçoou os seus conhecimentos[...].” De volta a Samos, Pitágoras a encontra sob o poder do tirano Polícrates, detentor de um governo intolerante e conservador. Polícrates era seguidor do orficismo, doutrina religiosa pela qual o homem deveria idolatrar o deus Dionísio 16 para que fosse liberto; contudo, Pitágoras fora um grande crítico, vez que para ele a libertação estava na compreensão do mundo através da matemática. Após anos acumulando experiências em suas viagens, Pitágoras sente a necessidade de difundir os conhecimentos obtidos, dessa forma, funda sua primeira escola chamada de semicírculo. Conta-se que Pitágoras teve apenas um aluno pelo qual pagava para que este estudasse; alguns relatos narram que certa vez Pitágoras chegou a dizer que não tinha mais condições de pagar o aluno e este por sua vez, tão interessado em aprender com Pitágoras acabou por aceitar seus estudos sem receber pagamento em troca. Polícrates insatisfeito com o modo de pensar de Pitágoras, que ia contra sua doutrina, tentou silenciá-lo convidando-o para fazer parte da corte, entretanto sua oferta fora recusada; desde então Pitágoras passou a ser perseguido. Alguns relatos contam que Pitágoras chegou a se esconder em uma caverna, onde estudava e ensinava seu único discípulo, contudo, considerando o desejo de ensinar livremente sobre suas experiências e ainda a situação política em que a ilha de Samos se encontrava, Pitágoras se vê obrigado a fugir com seu discípulo deixando a ilha e seguindo então para Crotona, sul da Itália, onde a linguagem grega era fortemente presente naquela época. Diferente de Samos, em Crotona Pitágoras recebe o apoio de um atleta chamado Milo, o homem mais rico e forte da cidade; tal homem que já era conhecedor da fama de Pitágoras lhe concedeu parte de sua casa para que fundasse uma escola, por muitos, também considerada como seita religiosa, conhecida como a Escola Pitagórica, tendo sido inclusive a filha de Milo, uma bela jovem de nome Tea ou Teano, aluna de Pitágoras, com quem acabara se casando tempos depois. É importante citar que os adeptos a seita de Pitágoras são conhecidos até hoje como pitagóricos. A Escola Pitagórica baseava seus estudos em filosofia, música, astronomia e matemática, e ao longo do tempo obteve uma forte ascensão política na cidade de Crotona, por tal motivo logo também atraiu alguns inimigos. Relata-se que um senhor muito rico chamado Cilon orquestrou um ataque á uma das casas onde se reuniam os pitagóricos e muitos foram assassinados. Dessa forma, Pitágoras mudou-se para Tarento e posteriormente para Metaponto, ambos ao sul da Itália, onde viveu o resto da vida até aproximadamente 497/496 a. C. 17 Mesmo com várias indagações á cerca da vida e até mesmo da própria existência de Pitágoras, a literatura tardia da antiguidade considera-o como um gênio único e pai fundador da matemática, da música e da astronomia. Suas contribuições, especialmente o teorema que lhe tem sido atribuído, são consideradas como cunho de ouro para muitas áreas de estudos e até hoje despertam o interesse de pesquisadores e matemáticos. 1.2 A Escola Pitagórica A Escola Pitagórica, também conhecida por Irmandade ou Sociedade Pitagórica, mantinha uma dualidade em seus principais interesses. Por um lado, dedicada em questões espirituais, seus membros, chamados de pitagóricos, acreditavam na imortalidade e transmigração da alma; em contrapartida, a escola também prezava por ensinamentos filosóficos, matemáticos, astronômicos e musicais, que formavam o grupo de matérias da Escola, o qual veio a ser chamado de quadrivium. Fundada por Pitágoras em Crotona (sul da Itália), os membros da Escola obedeciam á um código de condutas extremamente rigoroso, onde um de seus deveres consistia em juramentar a não revelação de suas descobertas, que eram atribuídas ao seu fundador, Pitágoras. [...] O vegetarianismo era imposto aos seus membros, aparentemente porque o pitagorismo aceitava a doutrina da metempsicose, ou transmigração das almas. [...] Entre outros tabus da escola, haviao de comer feijões (ou lentilhas). (BOYER, 2010, p.33). Caracterizada por ser uma sociedade secreta, a ordem pitagórica mantinha o lema de que “tudo são números”, seus membros difundiam a ideia de que todas as coisas materiais e espirituais eram consequências de ordens numéricas, dessa forma, suas virtudes teologais justificavam-se no estudo da matemática e da filosofia como base para a moral e para a boa conduta. 18 [...] Os números, segundo Pitágoras, não são simplesmente símbolos que exprimem grandezas ou valores, mas constituem a própria “essência” das coisas; são entidades reais, que por meio de combinações entre si, dão origem á tudo o que existe. [...] (CONTE, 2010, p.112). Segundo historiadores, nas discussões teológicas e filosóficas da Escola Pitagórica participavam apenas membros seletos, e seus padrões sustentavam-se na fé através da matemática. Para eles, as investigações iam além da busca pelo crescimento intelectual, era um mecanismo para explicar e compreender o mundo. Abaixo são citados alguns pensamentos doutrinários pitagóricos que ficaram fortemente conhecidos: 1 - Deus geometriza. 2 - Tudo são números. 3 - Não devemos ensinar tudo á todos. 4 - Educai as crianças e não será preciso punir os adultos. 5 - Nunca devemos querer exceder os outros, a não ser em justiça. 6 - Não faça alarde de tuas alegrias na presença daqueles que estão sofrendo. 7 - Cala-te ou, então, dize alguma coisa que seja mais valiosa que o silêncio. 8 - As vítimas das injustiças devem consolar-se pensando que a verdadeira desgraça consiste em pratica-las. 9 - A evolução é a lei da vida, o número é a lei do universo e a unidade é lei de Deus. 10 - A melhor maneira de se atingir a perfeição é aproximar-se de Deus. Considerando que o Universo é regido por leis numéricas, os pitagóricos atribuíram significado exotérico para cada número. O um, por exemplo, não era visto como número, mas como o senhor da razão, a origem de todos os números, o início de tudo, o germe a partir do qual emanam todas as coisas, a essência de Deus. Partindo desse princípio, o símbolo com significado místico escolhido para representar a Escola Pitagórica foi o Pentagrama, também chamado de estrela de cinco pontas, estrela pentagonal, estrela flamejante, dentre outros nomes, visto que representava o número cinco, que por sua vez simbolizava o casamento, a união. 19 Figura 2. Pentagrama Fonte: Desenhado pelos autores O número dois era a opinião, a dualidade essencial, tido como o primeiro número par (considerados femininos); por sua vez o número três representava a harmonia, a estabilidade, primeiro número impar (considerados masculinos); logo o número cinco era a junção do primeiro feminino com o primeiro masculino, simbolizando a união, o companheirismo, o casamento. Apesar de todo esoterismo presente, o legado deixado por Pítágoras e a Escola Pitágorica é de cunho incomensurável para a humanidade, na matemática, por exemplo, muitas descobertas alicerçam diversos conceitos. Posto isso, apresenta-se adiante, algumas descobertas que lhes são atribuídas. Estabelecer a proporção de divisão da corda para se obter as notas musicais. A classificação dos números em pares e impares; primos e compostos; figurados e perfeitos. O máximo divisor comum e o mínimo múltiplo comum. A descoberta do primeiro número irracional, a raiz quadrada de 2. A divina proporção ou proporção áurea. Que a soma dos ângulos internos de um triângulo é igual á dois ângulos retos. Que em um triângulo retângulo a área do quadrado da hipotenusa é igual à soma das áreas dos quadrados dos catetos. Quanto aos numero irracionais, é relatado pelos historiadores, que não foram bem aceitos na Escola Pitagória, pois o pitagorismo acreditava que os números representavam a harmonia do universo, e os irracionais não eram inteiros, nem frações, nem decimais que seguem um padrão, e, portanto, não se encaixavam 20 nessa harmonia, em virtude disso, os alunos foram proibidos de estudarem e divulgarem a existência desses números. Ao longo da história foram fundadas diversas escolas que precederam a filosofia pitagórica em facções religiosas, hoje fortememente encontrada na Maçonaria. Salienta-se que a busca da Escola Pitagórica, pela harmonia entre conhecimentos científicos e religiosos através da espiritualidade matemática foi o princípio da liberdade do homem em investigar, conhecer e respeitar o universo e toda criação nele presente. Para BOYER (2010, p. 34), “nunca antes ou depois a matemática teve um papel tão grande na vida e na religião como entre os pitagóricos”. 1.3 O Teorema de Pitágoras. Em um triângulo retângulo a área do quadrado da hipotenusa é igual à soma das áreas dos quadrados dos catetos. O Teorema de Pitágoras é indubitavelmente um dos grandes legados deixado por esse matemático, se por não dizer o maior de seus legados, certo de quão vasta é a aplicação de seus princípios em muitas áreas de estudos. Apesar de o teorema levar o nome de Pitágoras, existem diversos registros de civilizações babilônicas, chinesas, egípcias, entre outras, os quais provam que tais povos eram conhecedores dos princípios que regem esse brilhante Teorema. A plimpton 322 é uma tableta de argila provavelmente datada do século XVIII a.C. De origem babilônica, ela é considerada como sendo um importante registro histórico da matemática. Figura 3 . Plimpton 322 Fonte: http//scientificgems.wordpress.com/2013/11/20/plimpton-322-mathematics-3800-years-ago/ 21 Observando a placa (Figura 3), distinguimos quatro colunas contendo anotações numéricas e um cabeçalho de palavras no topo de cada uma delas. Por muito tempo, a plimpton esteve catalogada como sendo uma tableta de conteúdo comercial. Contudo, o historiador Otto Neugebauer foi um dos primeiros á perceber uma ligação entre os escritos das várias colunas. Marques (2011) relata que, de acordo com Neugebauer, a segunda coluna que traz a palavra “comprimento” no cabeçalho indica o comprimento do lado de um quadrado; na terceira coluna está a palavra “diagonal”, que seria o comprimento da diagonal do quadrado; e na quarta coluna encontra-se escrito “onde se lê”, que informa a enumeração das linhas de 1 á 15. Apesar da impossibilidade de se traduzir o cabeçalho da primeira coluna, devido o seu grau de danificação, Neugebauer associou seu conteúdo com os escritos das demais colunas e percebeu tratar-se de ternos pitagóricos (tópico 1.4), ou seja, das medidas dos lados de diferentes triângulos retângulos. Desse modo, admite-se que os babilônios eram detentores de conhecimentos de como construir ternos pitagóricos, concluindo que conheciam também o princípio fundamental do Teorema de Pitágoras, hoje descrito pelo enunciado “a soma dos quadrados dos catetos é igual ao quadrado da hipotenusa”. Ainda que existam diversos registros acerca do Teorema de Pitágoras antes mesmo de sua época, relatos literários indicam que foi este filósofo e matemático quem apresentou a primeira demonstração que provara a veracidade do fato, sendo este o motivo pelo qual o teorema leva o seu nome. 1.4 Ternos Pitagóricos. O triângulo de lados 2, 4 e é um retângulo? Sim, pois temo que ( )² = 2² + 4². Durante a história antiga e até a atualidade, muitos pesquisadores de interesses matemáticos despertam curiosidade em encontrar triângulos retângulos cujos lados possam ser mensurados por números inteiros. Já é praxe encontrarmos a demonstração do triângulo de lados 3, 4 e 5, sabendo que trata-se de um triângulo retângulo, sendo que tal afirmação pode ser confirmada através do Teorema de Pitágoras. Entretanto, será que o triângulo de 22 lados 372, 925 e 997 é retângulo? A resposta possivelmente seja desconhecida para a grande maioria, inclusivepara os autores, até pouco antes de estas linhas serem redigidas, mas sim, além de estarmos falando de um triângulo retângulo, ele é o que apresenta maior perímetro possuindo os lados menores que 1000. Curiosidades desta natureza nos remetem ao seguinte questionamento: “como encontrar triângulos retângulos cujos lados são medidas de números inteiros?” A resposta está nos ternos pitagóricos. Definição: Sendo a, b e c inteiros positivos com b < c < a dizemos que (b, c, a) é um terno pitagórico se a² = b² + c². Dessa forma, (3, 4, 5) e (5, 12, 13) são exemplos de ternos pitagóricos. Existe uma fórmula que gera ternos pitagóricos. Considerando m e n inteiros positivos, com m > n, temos que: a = m² + n²; b = m² - n²; e c = 2mn Sendo que (a, b, c) é um terno pitagórico, então: b² + c² = (m² - n²)² + (2mn)² b² + c² = – 2m²n² + + 4m²n² b² + c² = + + 2m²n² b² + c² = (m² + n²)² b² + c² = a² Assim, para qualquer escolha dos valores de m e n, o terno (a, b, c) será pitagórico. Por exemplo, se adotarmos m = 5 e n = 2 teremos o terno pitagórico (29, 21, 20). Esta formula é atribuída á Platão (Sec. IV a.c.), mas existem outras ainda que determinam ternos pitagóricos. 23 2. DEMONSTRAÇÕES E PROVAS PARA O TEOREMA DE PITÁGORAS Ao longo da história, o Teorema de Pitágoras tem sido demonstrado das mais diversas formas por civilizações, matemáticos e estudiosos que vêm dando importância para este teorema. Atualmente existem por volta de 400 demonstrações que foram apresentadas tanto por mentes brilhantes, como Euclides, Bháskara e Pólya, quanto por matemáticos amadores como o entusiasta Henry Perigal e o ex- presidente norte americano James A. Garfield. Considerando o enunciado mais simples: “O quadrado da hipotenusa é igual à soma dos quadrados dos catetos”, adotaremos a figura a seguir para representa-lo geometricamente. Figura 4. Representação geométrica do Teorema de Pitágoras Desenhado pelos autores Se adotarmos a como sendo a medida da hipotenusa e b e c como sendo as medidas dos catetos, e levando em conta o enunciado do teorema, temos que a² = b² + c², dessa forma podemos afirmar que a área sombreada em tom mais escuro é igual à soma das áreas sombreadas em tom mais claro, sendo assim, o Teorema de Pitágoras parece claro e evidente, contudo para nos convencer de sua veracidade apresentaremos a seguir algumas provas e demonstrações consideradas interessantes. Vale esclarecer o uso dos termos “prova” e “demonstração” como sendo para aplicações de ênfase algébricas (utilizando cálculos) e geométricas (comparando áreas) respectivamente. 24 2.1 Prova 1. Uma generalização do Teorema de Pitágoras: O argumento de Polya Segundo o enunciado do Teorema de Pitágoras, a área de um quadrado construído sobre a hipotenusa de um triângulo retângulo é igual á soma das áreas dos quadrados construídos sobre os catetos desse triângulo. Nesse contexto, apropriando-se de princípios acerca de figuras semelhantes, o matemático húngaro George Polya apresenta uma generalização inteligente para esse teorema. É importante lembrar que duas figuras A e A’ são ditas semelhantes quando para cada ponto P da figura A exista um ponto P’ em A’, dito homólogo de P e vice versa, portanto, se P e Q são pontos de A, P’ e Q’ serão seus homólogos em A’, de tal modo que a razão P’Q’/PQ resulte em uma constante k, chamada de razão de semelhança de A em A’. Assim, quaisquer que sejam as figuras construídas sob os lados do triângulo retângulo, sempre satisfarão o Teorema de Pitágoras, desde que apresentem semelhança entre si. Desse modo, para ROSA, em vez do Teorema de Pitágoras, Polya procurava provar uma proposição mais geral, já mencionada nos “Elementos” de Euclides: “Se F, F’ e F’’ são figuras semelhantes, construídas respectivamente sobre a hipotenusa c e sobre os catetos a, b de um triângulo retângulo então a área de F é igual à soma das áreas de F’ e F’’”. Sendo assim, consideremos figuras semelhantes quaisquer construídas sobre os lados de um triângulo retângulo de hipotenusa a e catetos b e c. Conforme mostra a figura 5: Figura 5. Generalização do Teorema de Pitágoras Desenhado pelos autores 25 Sejam A, B e C as áreas dessas figuras semelhantes construídas respectivamente sobre os lados a, b e c de um triângulo retângulo, conforme mostra a figura 5. Pela propriedade da razão entre áreas de figuras semelhantes, sabemos que ela é igual ao quadrado da razão de semelhança. (OLIVEIRA, 2008, p. 12). Assim, temos que: = e = , ou seja, = e = , portanto, = = . Dessa forma, levando em consideração a seguinte propriedade das proporções que afirma que “a soma dos antecedentes está para a soma dos consequentes”, temos: = = , logo, = . Como, pelo Teorema de Pitágoras a² = b² + c² concluímos que A = B + C. Portanto, se figuras semelhantes são construídas sobre os lados de um triângulo retângulo, a área da figura construída sobre a hipotenusa será correspondente á soma das áreas das figuras construídas sobre os catetos. 2.2 Prova 2. O problema de Hipócrates A prova a seguir baseia-se num problema de aplicação do Teorema de Pitágoras, para cálculo de áreas, descrito por WAGNER (2009, p. 20. Ibid., p. 55.). Figura 6. O problema de Hipócrates Desenhado pelos autores 26 Dado um triângulo e três semicircunferências tendo os lados desse triângulo como diâmetro, conforme mostra a figura 6. Tem-se que a área do triângulo é igual à soma das áreas das lúnulas destacadas em azul. Verificação: Tomemos A como sendo a área do triângulo; B e C as áreas destacadas em azul; e D e F como sendo as áreas compreendidas entre as lúnulas destacadas e os catetos do triângulo, de acordo com o indicado na figura abaixo. Figura 7. Indicação de valores de áreas para problema de Hipócrates Desenhado pelos autores Por meio da aplicação do Teorema de Pitágoras apresentada na prova 1 dizemos que a área do semicírculo construído sobre a hipotenusa é igual à soma das áreas dos semicírculos construídos sobre os catetos. Assim temos que: A + D + E = (B + D) + (C + E) A + D + E = B + D + C + E A = B + C Daí segue que a soma das áreas das duas lúnulas destacadas é igual á área do triângulo retângulo. 2.3 Demonstração Clássica: Através de quadriculações Temos um triângulo retângulo cujas medidas dos catetos são 3 e 4, e consequentemente a medida da hipotenusa será 5. Construindo quadrados sobre a hipotenusa e os catetos e posteriormente realizando quadriculações nesses quadrados verificaremos a veracidade do Teorema de Pitágoras. 27 Figura 8. Demonstração do Teorema de Pitágoras através de quadriculações. Fonte: http://www.brasilescola.com/matematica/aplicacoes-teorema-pitagoras.htm Ao contarmos o número de quadradinhos encontrados em cada um dos quadrados maiores temos: 9, 16 e 25, distribuídos de tal forma que nos leva a verificar então que 9 + 16 = 25, ou seja, levando em conta a medida dos lados do triângulo retângulo tem-se que 3² + 4² = 5², satisfazendo assim o enunciado do Teorema de Pitágoras. Segundo LIMA (1991 apud TEXEIRA, 2003, p. 11), as verificações das relações do tipo 3² + 4² = 5² foram obtidas pela constatação das áreas de quadrados dos lados do triângulo retângulo, como apresentado na figura 8. 2.4 Demonstração do Quadrado Chinês Baseada na demonstração realizada por KAMERS (2008, p. 21). Consideremos o triângulo ABC, retângulo em A. Suponhamos que a hipotenusa meça a e que os catetos meçam b e c. Figura 9. Triângulo ABC, retângulo no vértice A Desenhado pelos autores28 Observemos agora a figura 10, em que ambas as imagens são quadrados de lados b + c. Figura 10. Demonstração do Teorema de Pitágoras no Quadrado Chinês Desenhado pelos autores A primeira imagem é formada por quatro triângulos congruentes ao da figura 10 e um quadrado de lado a. A segunda imagem também é formada pelos quatro triângulos congruentes, um quadrado de lado b mais um quadrado de lado c. Analisando podemos notar que os dois quadrados de lado b + c são iguais e ambos contêm os quatro triângulos congruentes, na cor azul, logo podemos concluir que o a parte em cor cinza num quadrado deve ser igual no outro, dessa forma, temos que o quadrado de a é igual ao quadrado de b mais o quadrado de c, de tal modo que a² = b² + c², satisfazendo assim o Teorema de Pitágoras. 2.5 Demonstração do Teorema de Pitágoras através de triângulos isósceles Conforme apresentação realizada por SANTOS (2011, p. 12), observemos a figura a seguir constituída por nove triângulos retângulos isósceles e congruentes entre si. 29 Figura 11. Demonstração do Teorema de Pitágoras através de triângulos isósceles. Desenhado pelos autores Podemos verificar que em volta do triangulo retângulo isósceles central existem três quadrados. Os menores formados pelos lados correspondentes aos catetos, sendo que um deles é constituído pelos triângulos isósceles 1 e 2 e o outro pelos triângulos 3 e 4, todos isósceles e congruentes ao triângulo central. Nota-se que o quadrado maior, correspondente ao lado da hipotenusa constitui-se pelos triângulos 1, 2, 3 e 4, logo podemos afirmar que área do quadrado da hipotenusa é igual à soma das áreas dos quadrados dos catetos, conforme o enunciado do Teorema de Pitágoras. 2.6 Demonstração de Perigal Henry Perigal (1801-1898) foi um livreiro, corretor da bolsa de valores em Londres. Tendo apreço pela matemática, publicou em 1873 uma elegante demonstração para o Teorema de Pitágoras baseada na bissecção de um quadrado. Fundamentada na representação feita por WAGNER (2009, p. 6), inicia-se o procedimento dividindo um quadrado em quatro partes através de duas retas perpendiculares que passam pelo centro seu centro (ponto de encontro das diagonais), de modo que se obtêm quatro quadriláteros congruentes. Posteriormente reagrupam-se os quadriláteros formando um quadrado maior que contém outro quadrado no seu interior. 30 Figura 12. Bissecção de Perigal e o reagrupamento das peças. Desenhado pelos autores O quadrado médio dividido e reagrupado oculta outros dois quadrados, sendo um maior e outro menor. Isso nos mostra evidentemente que área do quadrado maior é equivalente á soma das áreas dos quadrados menores demonstrando então o Teorema de Pitágoras. Para confirmar a demonstração, podemos visualizar o agrupamento das peças envoltas ao triângulo retângulo. Figura 13. Demonstração de Perigal para o Teorema de Pitágoras. Desenhado pelos autores 2.7 Demonstração de Bháskara Bháskara foi um importante matemático hindu, para BOYER (2010, p. 151) “ele foi o mais importante matemático do século doze, [...] e sua obra representa a culminação de contribuições hindus anteriores”. Assim como muitos matemáticos, Bháskara também apresentou uma demonstração para o Teorema de Pitágoras, tal feito se deu de modo análogo á 31 figura que aparece no Chou Pei Suan Shing (um dos mais antigos e famosos textos chineses sobre matemática). Figura 14. Ilustração do livro Chou-Pei. Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Chou_Pei_Suan_Ching De acordo com BARBOSA (1993 apud SANTOS, 2011, p. 17), “não foi oferecida nenhuma explicação quanto a sua demonstração, mas apenas uma palavra: “veja” ou “contemple””. Figura 15. Demonstração de Bháskara Desenhado pelos autores Observando a figura demonstrativa de Bháskara, podemos perceber que ele dividiu um quadrado a partir de bissetrizes dos ângulos, sendo que a semirreta que define cada bissetriz direciona-se ao ponto médio do lado oposto ao ângulo, dessa forma obtendo quatro triângulos retângulos congruentes e um quadrado menor ao centro. Vale considerar que não fica tão clara a natureza do Teorema de Pitágoras na demonstração de Bháskara, por tal motivo reorganizaremos as cinco peças que agora constituem o quadrado, a fim de facilitar a compreensão de tal demonstração. 32 Figura 16. Reorganização das peças para demonstração de Bháskara. Desenhado pelos autores Notemos que o quadrado original, ou o maior quadrado, tem como lado a medida da hipotenusa do triângulo retângulo, e os demais quadrados são referentes aos catetos, portanto, o quadrado da hipotenusa é exatamente igual à soma dos quadrados dos catetos, conforme mostrado na figura 16, dessa forma fica claro o Teorema de Pitágoras na demonstração de Bháskara. 2.8 Demonstração de Leonardo Da Vinci Leonardo Di Ser Piero Da Vinci ou simplesmente Leonardo da Vinci, de origem Italiana, nasceu em 15 de abril de 1452, e é considerado por muitos como sendo o maior gênio da história devido á sua multiplicidade de talentos, foi cientista, engenheiro, inventor, escultor, anatomista, arquiteto, botânico, poeta, músico, pintor e matemático. “Monalisa” e “A última ceia”, duas das pinturas mais famosa do mundo, de autoria deste gênio da humanidade, trazem em seus traços grande conhecimento matemático, principalmente no que se refere á proporção áurea. Em relação ao Teorema de Pitágoras, Da Vinci também realizou uma bela demonstração utilizando a comparação de áreas de figuras geométricas. Figura 17. Demonstração de Leonardo Da Vinci Desenhado pelos autores 33 De acordo com a explicação dada por COELHO (2010, p. 38), notemos primeiramente, os quadriláteros ABCD, DEFA, GFHI e GEJI, partindo do pressuposto de que sejam congruentes em virtude da medida de seus lados e seus ângulos internos, temos que os hexágonos ABCDEF e GFHIJE têm a mesma área. Dessa forma, a área do quadrado FHJE é igual à soma das áreas dos quadrados ABGF e GCDE. Nessa demonstração de difícil visualização, Da Vinci considerou a área de quadriláteros e hexágonos em uma figura mais complexa, formada a partir dos quadrados equivalentes aos lados de um triangulo retângulo, e comprovou a relação existente na qual se baseia o Teorema de Pitágoras. 2.9 Demonstração de Euclides Euclides foi um matemático grego que não se sabe onde ou quando nasceu, apenas que viveu em Alexandria durante o século III a.C. Sua grande obra em registro foi intitulada “Os elementos”, conhecida como “Os elementos de Euclides”, é constituída por treze capítulos sobre aritmética, geometria e álgebra. No livro I dos Elementos, Euclides apresenta o Teorema de Pitágoras com o seguinte enunciado: Em um triângulo retângulo, o quadrado sobre o lado subtendendo o ângulo reto é igual aos quadrados sobre os lados contendo o ângulo reto. (MARQUES, 2011, p.118) A figura a seguir mostra a demonstração que foi oferecida por Euclides: Figura 18. Demonstração de Euclides para o Teorema de Pitágoras. Desenhado pelos autores 34 Seja o triângulo ABC retângulo em A e seja K a altura relativa á A. Têm-se os quadrados dos lados do triângulo com o prolongamento da altura de AK para AJ. Os triângulos ABH e GBC são congruentes, uma vez que AB = GB e BC = BH, logo as suas áreas são iguais, bem como, são iguais os respectivos dobros, ou seja, as áreas do quadrado ABGF e do retângulo BCIH. Em analogia, os triângulos BCD e ACI são congruentes, pois DC = AC e CI = BC, dessa forma, a área do quadrado ACDE é igual á do retângulo CIJK. Sendo assim, fica demonstrado que a área do quadrado da hipotenusa é igual à soma das áreas dos quadrados dos catetos. 2.10 Demonstração de Papus Talvez nascido em Alexandria, Papus é consideradoo último grande geômetra da civilização antiga, seu grande livro, conhecido por “Coleção matemática” é composto por oito volumes que trazem demonstrações inéditas para feitos de importantes matemáticos anteriores, em um deles Papus apresenta também, uma demonstração para o Teorema de Pitágoras. Segundo Lima (1991 apud SANTOS, 2011, p. 21), “não se trata de uma nova demonstração, mas de uma generalização bastante interessante do Teorema de Pitágoras”. O Teorema de Papus afirma que a área do paralelogramo BCDE é a soma das áreas dos paralelogramos ADFG e ACJI. Tomemos um triangulo arbitrário ABC; em vez de quadrados sobre os lados, construímos paralelogramos, sendo dois deles quaisquer, e um terceiro que cumpra a condição de CD ser paralelo á AH, e com o mesmo comprimento (CD//AH e CD = AH). Figura 19. Demonstração do Teorema de Papus Desenhado pelos autores 35 A demonstração é baseada na observação de que dois paralelogramos com bases e alturas de mesmo comprimento possuem a mesma área. Assim, AHKB tem área igual á de ABFG que por outro lado é igual á área de BMNE. Logo segue-se que as área de BMNE e ABFG são iguais. Analogamente são iguais também as áreas de CDNM e CAIJ. Portanto, a área BCDE é igual á soma das áreas de ABFG e CAIJ. Para Lima (1991 apud SANTOS, 2011, p. 22), “o Teorema de Pitágoras é caso particular do de Papus. Basta tomar o triângulo retângulo ABC e três quadrados em lugar dos três paralelogramos”. 2.11 Demonstração do Teorema de Pitágoras através do Tangram O tangram é um quebra cabeça chinês milenar, constituído por sete peças cortadas a partir de um quadrado e apresenta três formas geométricas em suas peças: 2 triângulos grandes, 1 triângulo médio, 2 triângulos pequenos, 1 quadrado e 1 paralelogramo. Figura 20. Tangram Desenhado pelos autores Reorganizando suas peças é possível representar uma variedade de figuras, desde objetos e animais á figuras humanas. Dessa mesma forma, a demonstração do Teorema de Pitágoras encontrada no tangram consiste em reagrupar suas peças de modo a obter dois quadrados menores a partir do quadrado maior constituído pelas sete peças, conforme vemos na figura a seguir: 36 Figura 21. Demonstração no regrupamento das peças do tangram. Desenhado pelos autores Notemos que a soma dos quadrados dos catetos, ou seja, dos quadrados menores formados pelas peças do quebra cabeça, resultam no quadrado da hipotenusa (quadrado maior) constituído exatamente pelas sete peças que formam o tangram. Sendo assim, fica demonstrado e Teorema de Pitágoras. 2.12 Prova 3. A demonstração mais curta: por semelhança de triângulos Para Lima (1991 apud SANTOS, 2011, p. 14), a prova para o Teorema de Pitágoras, mais curta e mais conhecida é baseada na semelhança de triângulos. Segundo Barbosa (1993 apud SANTOS, loc. cit.), esta demonstração é a mais empregada nos cursos tradicionais de geometria plana, como nos livros sem preocupação educacional. Vejamos: Seja ABC um triângulo retângulo em A e AD a altura desse triângulo, perpendicular ao lado BC, conforme mostra a figura seguinte: 37 Figura 22. Triângulo retângulo com as projeções dos catetos e a altura Desenhado pelos autores Temos que os triângulos ABC, DBA e DCA são semelhantes, em razão da congruência dos ângulos (BÂD = , complemento de ; CÂD = , complemento de ). Dessa forma há proporcionalidade entre os lados homólogos do triângulo ABC para com os triângulos DBA e DCA. Tomando m e n respectivamente as projeções dos catetos b e c sobre a hipotenusa a, temos: = c² = an e = b² = am. Somando membro á membro, obtemos: an + am = b² + c² a (m + n) = b² + c² a . a = b² + c², então a² = b² + c². Esta prova demonstra o Teorema de Pitágoras de maneira bem simples e clara, além de encontrar outras relações métricas importantes do triângulo retângulo. 2.13 Prova 4. Demonstração do Presidente. Advogado, general americano, vigésimo presidente estadunidense, tendo presidido por apenas 6 meses, em virtude de ter sido assassinado, e um entusiasta pela matemática, James Abram Garfield (1831-1881) desenvolveu em 1876, enquanto estava na câmara de representantes, um rabisco com uma interessante prova para o Teorema de Pitágoras usando o conceito de comparação de áreas de figuras planas. 38 De acordo com KAMERS (2008, p. 19), o New England Journal Of Education publicou esta demonstração que foi obtida pelo Presidente por meio dos seguintes procedimentos: Decompondo um trapézio de bases “b” e “c”, e altura “b + c” em três triângulos retângulos, sendo dois deles de lados a, b e c. Conforme mostra a figura a seguir. Figura 23. A prova do presidente para o Teorema de Pitágoras Desenhado pelos autores Temos a área do trapézio, dada pelo produto da soma das bases pela altura, dividido por dois: A = A = (I) Por outro lado, nota-se que a área do trapézio corresponde á soma das áreas dos triângulos retângulos. Sabendo que a área do triângulo é dada pela metade do produto da base pela altura, temos que: A = + + A = (II) Comparando as sentenças (I) e (II): = = = Logo a² = b²+ c², o que conclui a demonstração para o Teorema de Pitágoras. 39 3. APLICAÇÕES DO TEOREMA DE PITÁGORAS Conforme o enunciado, se a é a medida da hipotenusa de um triângulo retângulo e b e c são as medidas de seus catetos, então a² = b² + c², eis aqui, em linhas gerais o famoso Teorema de Pitágoras que fora provado das mais diversas formas no capítulo anterior. Tal princípio vem sendo utilizado de maneira eficiente ao longo dos séculos. Desse modo, apresentaremos a seguir uma pequena amostra de aplicações derivadas a partir de estudos do Teorema de Pitágoras em diversas áreas do conhecimento. 3.1 Em Matemática A matemática é a área do conhecimento na qual está fundamentada a origem do Teorema de Pitágoras, dessa forma, veremos a seguir algumas das inúmeras sub áreas de aplicação para tal. Vale ressaltar que as aplicações do Teorema de Pitágora em geometria plana e geometria espacial, apresentadas adiante, foram baseadas na obra de IEZZI et al. 3.1.1 Geometria Plana O Teorema de Pitágoras é uma ferramenta de ouro na geometria. Em geometria plana, conforme relata a história, sua aplicação está intimamente ligada á origem dos números irracionais, item “a”. a) Cálculo da diagonal do quadrado Seja o quadrado de lado l, decomposto em dois triângulos pela diagonal d, conforme a figura: 40 Figura 24. Quadrado decomposto em dois triângulos. Desenhado pelos autores Aplicando o Teorema de Pitágoras, temos: d² = l² + l² → d² = 2l² → d = 2l² → d = l 2 Dessa forma, basta conhecer a medida do lado do quadrado para rapidamente se obter a medida de sua diagonal. Se por exemplo, o quadrado medir 2 cm, automaticamente sua diagonal medirá 2 2 cm. Vale mencionar que se crê que foi através dessa aplicação do Teorema de Pitágoras, que Hipaso, membro da Escola Pitagórica, descobriu a existência dos números irracionais. Nota-se que 2 (raiz de dois pertence ao conjunto dos números irracionais). b) Cálculo da altura do triângulo equilátero A figura 25 mostra um triângulo equilátero ABC de lado l e altura h, decomposto em dois triângulos retângulos congruentes, cujos catetos medem h e , e a hipotenusa mede l. Figura 25. Triângulo equilátero decomposto em triângulos retângulos congruentes. Desenhado pelos autores 41 Aplicando o Teorema de Pitágoras:l ² = h² + ² → h² = l² - → h² = → h = → h = Assim, temos que a medida da altura do triângulo equilátero é dada em função da medida de seu lado. Por exemplo, se o lado medir 6 cm automaticamente sua altura medirá 3 3 cm, pois: h = l 3 2 → h = 3 2 → h = 3 3 cm. A partir dessas demonstrações é fácil perceber através de aplicações do teorema de Pitágoras que se pode realizar o cálculo da altura de outros polígonos, como retângulos e trapézios; bem como, as diagonais de losangos, tendo por base apenas as medidas dos lados. Existe uma infinidade de situações problemas em geometria plana cujas resoluções mais eficazes são realizadas a partir da aplicação do Teorema de Pitágoras. 3.1.2 Geometria Espacial De modo análogo, a aplicação do Teorema de Pitágoras em geometria espacial provém intimamente de sua aplicação em geometria plana. Vejamos: a) Cálculo da Diagonal do Cubo Um paralelepípedo retangular que apresenta congruência em suas arestas (a = b = c) é chamado de cubo, dessa forma, todas as suas faces são quadradas. A figura abaixo mostra um cubo de aresta a. Sendo d a diagonal de uma de suas faces quaisquer e D a diagonal do cubo. 42 Figura 26. Cubo de aresta a e diagonal D Desenhado pelos autores Como vimos anteriormente d = a 2 (diagonal do quadrado), então, aplicando o Teorema de Pitágoras no triângulo retângulo destacado, temos: D² = a² + d² → D² = a² + (a 2)² → D² = a² + 2a² → D² = 3a² → D = 3a² → → D = a 3. Notemos que dado um cubo de aresta a, sua diagonal será expressa por a 3. Assim sendo, por exemplo, se uma caixa cúbica apresentar aresta igual á 10 cm, sua diagonal será 10 3 17,32 cm. b) Cálculo da Altura do Cone Dado um cone circular reto, de altura h, raio da base R e sendo g a sua geratriz, conforme mostra a figura 27: Figura 27. Cone Desenhado pelos autores 43 Sua altura pode ser facilmente calculada aplicando o Teorema de Pitágoras no triângulo retângulo em destaque, cuja hipotenusa é a geratriz do cone, e seus catetos correspondem á altura e o raio da base do cone. Sendo assim, temos: g² = h² + R² → h² = g² - R² → h = g² - R² Desse modo, pode-se obter a medida da altura do cone a partir das medidas do raio de sua base e de sua geratriz. 3.1.3 Geometria Analítica A Geometria analítica baseia seus estudos geométricos utilizando-se intrinsecamente da álgebra. E como em geometria de um modo geral, o Teorema de Pitágoras é ferramenta importante para as soluções de diversas situações problemas. a) Distância entre dois pontos através do sistema de coordenadas É possível calcular a distância entre dois pontos A e B em um plano cartesiano através do Teorema de Pitágoras. De acordo com a aplicação apresentada por COELHO (2010, p. 54), vemos na figura a seguir, um triângulo retângulo obtido através do prolongamento do segmento tracejado que determina a abscissa do ponto A até o segmento que determina a ordenada do ponto B, de modo que as medidas dos catetos sejam expressas por (x2 – x1) e (y2 – y1), e a medida da hipotenusa seja a distância d entre os pontos A e B. Vejamos: 44 Figura 28. Distância euclidiana entre dois pontos Desenhado pelos autores Aplicando o Teorema de Pitágoras no triângulo retângulo formado, temos: d² = (x2 – x1)² + (y2 – y1)² → d = (x2 – x1)² + ( 2 – 1)² Dessa forma, por exemplo, a distância entre os pontos A (1,3) e B (4,7) será d = 25 u.m. b) Cálculo do módulo de um vetor Considerando o vetor v = (a,b) no R², podemos facilmente calcular o seu comprimento através da aplicação do Teorema de Pitágoras. Observe: Figura 29. Vetor v = (a,b) no R² Desenhado pelos autores Aplicando o Teorema de Pitágoras no triângulo retângulo formado, temos: │v│² = a² + b² → │v│ = a² + b² 45 Ressalta-se que │v│ representa o módulo de v, expresso dessa maneira por tratar-se de medida. Analogamente podemos calcular o módulo de um vetor por produto escalar. Segundo Machado (1982 apud COELHO, 2010, p. 56): “Chamamos produto escalar (ou produto interno) de dois vetores u (x1, y1) e v (x2, y2) do R² ao número real x1 x2 + y1 y2. Indicamos esse número pelo símbolo u.v cuja leitura é u escalar v”. Desse modo, podemos obter o módulo do vetor v representado na figura 29 através do produto escalar v.v. observe: v.v = (a,b) . (a,b) → v.v = a.a + b.b → │v│² = a² + b² → │v│ = a² + b² 3.1.4 Trigonometria A trigonometria é uma área da matemática que trata dos estudos dos lados e dos ângulos de um triângulo. Considerada como sendo a área de estudo mais importante da matemática por ter aplicações diretas em Física, Engenharia, Navegação marítima e aérea, cartografia, topografia, astronomia, agrimensura, entre outras, e como em matemática de um modo geral, tem no Teorema de Pitágoras uma ferramenta impar na resolução de diversas situações. Vejamos á seguir, duas aplicações do Teorema de Pitágoras na Trigonometria fundamentadas em COLEHO (2010): a) Cálculo do seno, cosseno e tangente dos arcos de 30º, 45º e 60º Os estudos trigonométricos estão embasados em três relações métricas fundamentais: seno, cosseno e tangente. Seno = Cosseno = Tangente = 46 Considerando o triângulo ABC, formado a partir de um quadrado de lado l = 1u.m., podemos obter os valores de seno, coseno e tangente de 45º. Observe: Figura 30. Triângulo retângulo formado por um quadrado de lado l = 1 Desenhado pelos autores Vimos anteriormente, que aplicando o Teorema de Pitágoras teremos a medida da diagonal (hipotenusa) expressa por l 2. Nesse caso temos que d = 2. Então: Sen45º = → Sen45º = → Sen45º = . Cos45º = → Cos45º = → Cos45º = . Tg45º = → Tg45º = → Tg45º = 1. Analogamente, podemos calcular o seno, cosseno e tangente dos ângulos de 30º e 60º considerando agora o triângulo retângulo ABC formado a partir de um triângulo equilátero de lado l = 1u.m. Observe: Figura 31. Triângulo retângulo ABC Desenhado pelos autores 47 Semelhante ao exemplo anterior, a aplicação do Teorema de Pitágoras expressará a medida da altura h como sendo . Sendo assim, temo que h = . Logo: Sen30º = → Sen30º = → Sen30º = . Cos30º = → Cos30º = → Cos30º = . Tg30º = → Tg30º = 3 2 → Tg30º = 3 3 . Veremos agora para o ângulo de 60º. Sen60º = → Sen 0º = → Sen60º = . Cos60º = → Cos 0º = → Cos60º = . Tg60º = → Tg 0º = 3 2 → Tg60º = 3. Vale observar as relações existentes entre as linhas trigonométricas, onde sen30º = cos60º e Sen60º = cos30º, do mesmo modo que tg60º = 1 tg30 . A recíproca é verdadeira para os ângulos complementares, tal como 30° e 60°. b) Relação Fundamental da Trigonometria Considere o triângulo retângulo ABC e o ângulo x assinalado, como mostra a figura 32: 48 Figura 32. Triângulo retângulo ABC Desenhado pelos autores Temos que senx = b a e cosx = c a . Então: sen²x + cos²x = b a ² + c a ² → sen²x + cos²x = b²+c² a² . Pelo Teorema de Pitágoras, temos que a² = b² + c², logo: sen²x + cos²x = a² a² → sen²x + cos²x = 1 Obtida através de aplicações do Teorema de Pitágoras, tal relação é muito utilizada em todo o estudo trigonométrico.3.2 Em Física “O físico precisa de três coisas para o seu trabalho, matemática, matemática e matemática”, foi o que disse o primeiro Nobel de Física: Wilhelm Roentgen (1845 – 1923). Partindo desse princípio, podemos afirmar que a matemática é a linguagem de comunicação e condição de existência da Física. Pelo exposto, e como demonstração da veracidade da afirmação feita acima, abordaremos a seguir uma aplicação prática do Teorema de Pitágoras em situações fundamentadas na Física. 3.2.1 Operações vetoriais: Cálculo do módulo do vetor soma De acordo com CALÇADA (1998 apud COELHO, 2010, p. 57), “Na Física são estudados dois tipos de grandezas: as escalares e grandezas vetoriais. A escalar é aquela que fica perfeitamente caracterizada quando se conhece apenas 49 sua intensidade acompanhada pela correspondente unidade de medida. Como exemplos de grandeza física escalar há a massa de um corpo (por exemplo, 50 kg), [...]. Nas operações com grandezas escalares, seguem-se as regras de operações algébricas usuais (soma, subtração, multiplicação e divisão), e os cálculos são arredondados, quando necessário”. Por sua vez, as grandezas vetoriais se caracterizam pela intensidade (ou módulo) e pela orientação (direção e sentido). Como a grandeza vetorial exige orientação, podemos facilmente representa- las e opera-las em vetores no plano, dessa forma, a geometria analítica torna-se fundamental na resolução de diversos problemas dessa natureza. Vejamos o exemplo a seguir: Um veículo que parte de uma cidade A e sofre um deslocamento no sentido leste (d1), chegando até uma cidade B e, em seguida, se desloca novamente no sentido norte, para chegar até a cidade C (d2). (COELHO, op. cit., p. 58). Figura 33. Triângulo retângulo ABC obtido no deslocamento de um veículo. Fonte: CALÇADA (1985 apud COELHO, 2010, p. 58). Temos que os deslocamentos d de A para C compreende á soma vetorial dos deslocamentos d1 de A para B e d2 de B para C, ou seja, d = d1² + d2² . Como nota de que d pode ser expresso como soma de d1 e d2, podemos usar o método do paralelogramo para soma vetorial, que nos diz que a soma de dois vetores (d1 e d2) corresponde ao vetor da diagonal (d) do paralelogramo formado entre eles. 50 Figura 34. Soma vetorial pelo método do paralelogramo. Desenhado pelos autores. Desse modo, para calcular o módulo (grandeza escalar) do vetor resultante, basta aplicar o Teorema de Pitágoras. Então: │d│² = d1² + d2² → │d│ = d1² + d2² Vale ressaltar que o módulo de d (│d│) equivale á distância percorrida pelo carro da cidade A até a cidade C. De maneira mais eficaz, o módulo do vetor soma pode ser calculado sob uma aplicação direta do Teorema de Pitágoras. Vejamos: Duas forças agem sob um ponto material de massa m = 2 kg, conforme indicado na figura 35. Sabendo que F1 = 8N e F2 = 6N, calcule a aceleração adquirida pelo ponto material. Figura 35. Forças F1 e F2 agindo sobre um ponto material. Desenhado pelos autores. Aplicando o Teorema de Pitágoras obtemos o módulo da força resultante: F² = F1² + F2² → F² = 8² + ² → F² = 4 + 3 → F = 100 → F = 10N 51 Como a 2ª Lei de Newton diz que a força é diretamente proporcional ao produto da aceleração de um corpo pela sua massa, temos: F = m.a → 10 = 2a → a = 5 m/s² Assim, demonstra-se uma aplicação eficaz do Teorema de Pitágoras em Física para determinar o módulo de um vetor soma ou Força resultante. A seguir, as aplicações do Teorema de Pitágoras em Biologia (tópico 3.3), também utilizam o conceito de Força resultante. 3.3 Em Biologia Conhecimentos matemáticos também podem ser aplicados em outras áreas de estudo além da matemática e da física, em que são explícitos. Na Biologia, por exemplo, a matemática sempre esteve interligada em diversos aspectos, como prova disso temos as proporções existentes entre as partes dos corpos dos seres; na quantidade de substâncias nocivas ou inócuas a determinado organismo; na quantidade de porções curativas; na contagem de certas partículas orgânicas presentes nos mais variados seres, enfim, em muitos procedimentos biológicos em que a matemática é fortemente presente. No livro Introdução á Matemática para Biocientistas, Batscheletet (1978) faz um resumo dos principais conhecimentos matemáticos aplicados na Biociência, dentre os quais destacamos o Teorema de Pitágoras. A seguir veremos duas aplicações citadas pelo autor nas páginas 462 e 463, respectivamente, do livro ao norte mencionado. 3.3.1 O Plano inclinado de um corpo em repouso Na figura abaixo vemos um corpo em repouso num plano inclinado e as forças atuando sobre ele. 52 Figura 36: Representação do plano inclinado. Fonte: BATSCHELETET, 1978, pag. 462. Sendo F a força gravitacional, também chamada de força peso; a componente F1 a força que empurra o corpo para baixo (horizontal da força Peso) e a componente F2 a força perpendicular ao chão (vertical da força Peso), temos que, a soma dos vetores F1 e F2, resulta na diagonal do paralelogramo formado a partir de F1 e F2, o que nesse caso seria a própria força gravitacional F, logo: F = F1 + F2 Sendo assim, o módulo da força F é calculado através da aplicação do Teorema de Pitágoras no triângulo retângulo formado pelos vetores F1, F2 e F: F² = F1² + F2² F = F1² + F2² 3.3.2 As alavancas promovidas pelos movimentos dos ossos do braço A figura 37 mostra as forças que agem sobre um braço. Sendo F, a força decomposta em duas partes: Componente F1, perpendicular ao antebraço; Componente F2, paralela ao antebraço. A força F1 é chamada de força de cisalhamento. 53 Figura 37: Representação do movimento dos ossos do braço Fonte: BATSCHELETET, 1978, pag. 463. Como no tópico anterior, para se calcular o módulo da força resultante F, aplica-se o Teorema de Pitágoras ao triângulo retângulo formado pelas componentes F1 e F2 e a própria força F: F² = F1² + F2² → F = F1² + F2² Ressalta-se que as aplicações do Teorema de Pitágoras nos procedimentos descritos são unicamente com o objetivo de calcular a força resultante F, mostrando uma bela relação entre matemática, física e biologia. 3.4 Em Construção Civil Os primeiros registros sobre a aplicação do Teorema de Pitágoras em construções, datam de mais de 1000 anos a.C. Historiadores matemáticos afirmam que no Egito Antigo, os agrimensores usavam uma corda de 12 nós (separados em 3, 4 e 5) para fazer ângulos retos, permitindo construções civis eficientes e muito precisas, como as pirâmides de Guizé, uma das sete maravilhas do mundo antigo. Figura 38: Representação da agrimensura do Egito Antigo Fonte: http://www.artifexbalear.org/corda12.htm Note que o método de utilização da corda de 12 nós nada mais é que uma aplicação do Teorema de Pitágoras no triângulo retângulo de lados 3, 4 e 5. 54 Nos dias atuais esse princípio é fundamental em construções civis. Na construção de uma casa, por exemplo, assim como no Egito Antigo, seu uso relaciona-se com a determinação de ângulos retos, bem como, na elevação do telhado. Vejamos a seguir, como acontece tal utilização do princípio do Teorema de Pitágoras: 3.4.1 Na obtenção de ângulos retos Desde o início da obra, e em diversos momentos, o construtor precisa obter ângulos retos, e isso é feito através da aplicação do Teorema de Pitágoras, quase sempre sem que o tenha conhecimento da definição desse teorema. Na demarcação inicial, por exemplo, os ângulos retos são obtidos através da marcação de 30 cm e 40 cm nas laterais de onde se erguerão as paredes usando estacas fincadas, em seguida, o construtor faz uso de uma linha de náilon para obter 50 cm na união dos pontos marcados. Conforme vemos na figura a seguir: Figura 39: Representação do métodode obtenção de ângulos retos Desenhado pelos autores Os pontos negros representam os pontos onde são fincadas as estacas, sendo que, se a distância entre um e outro não alcançar 50 cm, muda-se a inclinação das estacas para dentro ou para fora, até se obter essa medida, fator que confirma a precisão do ângulo em 90º. Tal procedimento, na linguagem dos trabalhadores é chamado de “deixar no esquadro”. Perceba que trata-se de uma aplicação prática do Teorema de Pitágoras, tal como utilizada pelos egípcios. 55 Vale mencionar que muitos pedreiros após conferir se todas as medidas “estão no esquadro” (ângulos retos), medem as diagonais para verificar a equidade entre elas. Esse processo é chamado por eles de “verificar o xis” ou “fazer o xis”. Figura 40: Representação do método de verificação do xis Desenhado pelos autores É importante lembrar que em geometria, se um paralelogramo possui diagonais congruentes, então ele é retângulo, ou seja, seus ângulos são retos. 3.4.2 Na elevação do telhado Depois de erguida as paredes, pedreiro e carpinteiro trabalham juntos na construção do madeiramento para a cobertura da casa. É importante saber que a inclinação mínima do telhado depende do tipo de telha a ser usado. Após a escolha da telha, calcula-se a porcentagem de inclinação para a montagem da “tesoura”. A tesoura é uma estrutura de madeira que sustém o telhado, e tem a forma da figura a seguir: Figura 41: Representação de uma tesoura Desenhado pelos autores 56 As telhas de barro cozido, por exemplo, exigem inclinação mínima de 30%. Essa inclinação é obtida pelo pedreiro considerando o triângulo retângulo ABH, representada na figura 41, assim, para cada metro (100 cm) na horizontal, sobe-se 30% (30 cm) na vertical. Dessa forma, como a tesoura possui 6m de comprimento, o construtor considera a metade, que seria a base do triângulo, então realiza mentalmente o seguinte cálculo: 3 x 30 = 90 Ou seja, 30% de 3m é igual á 90 cm, logo a altura da tesoura, ou o lado BH do triângulo, deve ser de 90 cm. Como tem-se um triângulo retângulo de base medindo 3m e altura 0,9m, aplica-se o Teorema de Pitágoras para determinar o comprimento AH da viga da tesoura onde repousarão as telhas. Então temos: (AH)² = (AB)² + (BH)² → (AH)² = 3² + 0,9² → (AH)² = 9 + 0,81 → (AH)² = 9,81 → AH = 9,81 → AH 3,14m Ressalta-se que tal cálculo demonstra de maneira prática a utilização do Teorema de Pitágoras nesse estágio da obra, no entanto, geralmente, o cálculo realizado pelo construtor é feito segundo sua experiência, visto que poucos conhecem a definição do teorema. 3.5 Em Transmissões De Dados GPS (Via Satélite) Toda e qualquer descoberta, seja matemática, científica, tecnológica, etc., quase sempre tem fundamento a partir de descobertas anteriores, desse modo, as transmissões de dados GPS, por exemplo, só foram possíveis graças á uma grade de satélites artificiais que circula o globo terrestre. Essa conquista tecnológica por sua vez, só pôde ser alcançada, devido os conhecimentos referentes á eletrônica, eletricidade, lançamento de mísseis e foguetes, órbitas de satélites naturais, dentre outras descobertas científicas e tecnológicas, além de conhecimentos matemáticos. 57 A Sigla GPS é uma abreviatura para Global Positioning System (Sistema de Posicionamento Global). Trata-se de um sistema de radionavegação iniciado em 1973 pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos, que permite identificar a localização de qualquer ponto do globo terrestre com uma precisão notável. O projeto visou inicialmente o uso em operações militares, porém desde o ano 2000, também é utilizado em serviços civis, com menor precisão. Figura 42: Representação da rede de satélites do GPS Fonte: http://www.gpscenter.com.br/index64.html Constituído por uma rede de 27 satélites que orbitam em torno da Terra, dos quais 3 são reservas e 24 estão em plena atividade, assegurando que qualquer ponto no planeta esteja “em vista” de pelo menos 4 desses satélites. Seu funcionamento está diretamente ligado á diversos conhecimentos, inclusive matemáticos, dentre os quais destacamos o Teorema de Pitágoras. Tudo se resume em medir o tempo que o sinal emitido por cada satélite demora á atingir o aparelho receptor. Sabendo que o sinal se propaga á velocidade de luz (aproximadamente 300.000 km/h) é possível calcular a distância entre o satélite e o aparelho receptor aplicando a trivial fórmula: v = e t . Onde “v” é a velocidade, “e” é o espaço ou distância entre os satélites e o receptor e “t” é o tempo gasto pelo sinal. Uma vez conhecida as distâncias, cada satélite calculará a coordenadas tridimensionais da posição do receptor. E para que possamos compreender sua base matemática de funcionamento, consideraremos um sistema de coordenadas cartesianas tridimensional com origem O no centro de massa da Terra. 58 Figura 43: Representação do sistema de coordenadas cartesianas com origem no centro da Terra Fonte: http://www.guia4ventos.com.br/images/stories/gps3.gif Note os pontos R e S como sendo a localização do receptor na Terra e a localização do satélite no espaço, respectivamente. Para facilitar a visualização, iremos “retirar a Terra da frente” e projetar apenas os pontos R e S no sistema cartesiano tridimensional e suas variáveis de medidas. Observe: Figura 44: Sistema de coordenadas cartesianas com origem no centro da Terra Desenhado pelos autores Inicia-se agora uma dupla aplicação do Teorema de Pitágoras para que se determinem as coordenadas do ponto R. Primeiramente, aplica-se o teorema no triângulo retângulo em destaque no plano XY (plano á nível do mar), para que se obtenha a distância d. Assim, temos: d² = (Xs – Xr)² + (Ys – Yr)² → d = s- r 2 + Ys-Yr 2 59 O passo seguinte consiste em uma nova aplicação do teorema, dessa vez no triângulo retângulo em destaque no espaço, conforme mostra a figura a seguir: Figura 45: Visualização do sistema de coordenadas cartesianas com origem no centro da Terra. Desenhado pelos autores Como SR é a distância calculada em função do tempo gasto pela emissão e recepção do sinal, temos que SR = v(TR – TS) e como vimos anteriormente d = s- r 2 + Ys-Yr 2 . Então: [v(TR – TS)]² = ( s- r 2 + Ys-Yr 2 )² + (Zs – Zr)² [v(TR – TS)]² = (Xs – Xr)² + (Ys – Yr)² + (Zs – Zr)² v(TR – TS) = s- r 2 + Ys-Yr 2 + ( s- r)² Em que v = velocidade da luz; TS = tempo de emissão do sinal; TR = tempo de recepção do sinal; Xs, Ys, Zs = coordenadas de posição do satélite (reconhecida pelo próprio satélite) e Xr, Yr, Zr = coordenadas de posição do receptor. Vale mencionar que quanto maior o número de satélites em comunicação com o aparelho receptor maior será a precisão do posicionamento, bem como, que as coordenadas vetoriais dadas através de um sistema cartesiano são apresentadas ao receptor em coordenadas geográficas: altitude, latitude e longitude. 60 CONSIDERAÇÕES FINAIS A realização deste trabalho indubitavelmente nos permite elucidar o Teorema de Pitágoras como sendo um dos mais importantes teoremas da matemática, não apenas por sua vasta utilidade na resolução de problemas em diversos ramos da área, principalmente no que diz respeito á Geometria plana; mas por toda sua empregabilidade ao longo da história da humanidade, em atividades diárias como agrimensura, edificação, arquitetura, urbanização, física, transmissão de dados tecnológicos, e outras. Partindo de uma investigação histórica acerca de Pitágoras, sua ordem e as obras que lhes são atribuídas, focando o teorema que carrega seu nome, prosseguiu-se com a apresentação de demonstrações comprobatórias para o teorema de Pitágoras e adiante com algumas aplicações desse teorema não apenas em ciências exatas
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