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EA D Progressão Aritmética (PA) e Progressão Geométrica (PG) 2 Prof.ª Ms. Beatriz Consuelo Kuroishi Mello Santos 1. OBJETIVOS • Entender a história das progressões. • Definir Progressão Aritmética (PA) e Progressão Geomé- trica (PG). • Reconhecer o padrão de regularidade de uma Progressão Aritmética (PA) e de uma Progressão Geométrica (PG). • Classificar e reconhecer quando a Progressão Aritmética (PA) ou a Progressão Geométrica (PG) é crescente, de- crescente, constante ou alternante. • Analisar e calcular o termo geral de uma Progressão Arit- mética (PA) e a soma dos n termos de uma Progressão Aritmética (PA) finita. © Matemática Básica II54 • Entender as aplicações de Progressão Aritmética (PA) nos estudos das funções afim e quadrática. • Analisar e calcular o termo geral de uma Progressão Geo- métrica (PG) e a soma dos n termos de uma Progressão Geométrica (PG) finita. • Entender a fórmula do limite da soma dos termos de uma Progressão Geométrica (PG) infinita. 2. CONTEÚDOS • A história das progressões. • Definição e classificação de Progressão Aritmética. • Fórmula do termo geral da Progressão Aritmética. • Fórmula da soma dos n termos da Progressão Aritmética finita. • A Progressão Aritmética e suas aplicações na função afim e quadrática. • Definição e aplicação da Progressão Geométrica. • Fórmula do termo geral da Progressão Geométrica. • Fórmula da soma dos n termos da Progressão Geométrica finita. • Fórmula do limite da soma dos termos de uma Progres- são Geométrica infinita. • Situações problemas sobre PA e PG. 3. ORIENTAÇÕES PARA O ESTUDO DA UNIDADE Antes de iniciar o estudo desta unidade, é importante que você leia as orientações a seguir: 1) É importante ler os Parâmetros Curriculares Nacionais – Ensino Médio (PCN +) no que toca Progressão Aritmé- tica e Geométrica. Eles se encontram disponíveis em: Claretiano - Centro Universitário 55© U2 - Progressão Aritmética (PA) e Progressão Geométrica (PG) <http://www.sbfisica.org.br/arquivos/PCN_CNMT.pdf>. Acesso em: 16 set. 2013. 2) Pesquise em livros ou na internet como ensinar Progres- sões Aritméticas e Geométricas. Mostre ao aluno a im- portância desse estudo, motivando-o sempre. Relacio- ne-os com os conceitos sobre modelagem matemática e também de resolução de problemas. Para complemen- tar o seu estudo, é importante que acesse o site que se encontra disponível em: <http://www.portaldoaluno. org.br/public/webquest.htm.jsp>. Acesso em: 16 set. 2013. Vale ressaltar que nesse site existe a WebQuest como recurso tecnológico e que pode transformar esses estudos em atividades diferenciadas. Lembre-se de que você é o protagonista deste processo educativo. 3) Alguns cálculos estudados aqui deverão ser realizados em uma calculadora científica; caso não tenha uma, in- dicamos uma calculadora on-line com maior capacidade de dígitos, que pode ser encontrada no site disponível em: <www.calculadoraonline.com.br>. Acesso em: 16 set. 2013. 4. INTRODUÇÃO À UNIDADE Antes de iniciarmos nossos estudos acerca dos conceitos de progressões, é importante conhecer o seu desenvolvimento histó- rico, bem como a relação que é possível estabelecer com outras áreas do conhecimento. Você já estudou em outras obras como é possível transfor- mar um conhecimento do conteúdo em conhecimento para a prá- tica docente. Iniciaremos nossos estudos conhecendo um pouco da Pro- gressão Aritmética (PA), revelada por Gauss. Carl Friedrich Gauss viveu de 1777 a 1855. Contribuiu para todos os ramos da Matemática e, em particular, para a teoria dos números. No que diz respeito aos estudos sobre Progressão Arit- © Matemática Básica II56 mética (PA), ele foi capaz de deduzir a fórmula dos "n" primeiros termos de uma PA, quando teve que somar os "números de 1 a 100". Nesse sentido, faz-se necessário nos reportamos à História da Matemática, pois a história da Matemática “[...] pode ser vista como um elemento importante no processo de atribuição de sig- nificado aos conceitos matemáticos” (BRASIL, 2006, p. 86). Corro- borando esse pensamento, devemos resgatar a História da Mate- mática, sobretudo nos estudos referente às progressões, para que o aluno do Ensino Médio tenha um melhor entendimento. Quando se pensa em Progressão Aritmética (PA), a primeira coisa que vem à mente é a soma. Já ao tratarmos de Progressão Geométrica (PG), é a multiplicação. Uma palavra muito comum tanto em PA quanto em PG é razão, que terá dois significados di- ferentes. Em PA, a palavra razão é identificada pela letra inicial mi- núscula "r" e em PG, identificamos pela letra inicial minúscula "q". Será possível, no decorrer desta unidade, estabelecermos uma relação entre a Aritmética, que estuda os números e suas operações, e a Álgebra, que estuda as equações. É a partir delas que iremos calcular os valores das variáveis ou incógnitas, que são representadas por letras. Essa conexão pode ser vista sob duas perspectivas. Observe: • Uma empresa produziu, em 2008, 5.000 unidades de com- putadores. Sabendo que o aumento anual de produção dessa empresa é de 15.000 unidades, quantas unidades ela produzirá no decorrer de cinco anos? Você será capaz de entender que essa relação que se dá entre a quanti- dade produzida e o tempo de produção, nos remete aos conceitos sobre sequência e Progressão Aritmética (PA). • Agora imagine a seguinte situação: você é cliente de um banco e tem um crédito pré-aprovado, denominado de "cheque especial" e o banco cobra uma taxa de juros com- posto correspondente a 12% ao mês sobre o valor utiliza- do. Suponhamos que você tenha utilizado R$ 500,00 de Claretiano - Centro Universitário 57© U2 - Progressão Aritmética (PA) e Progressão Geométrica (PG) seu cheque especial e demorou sete meses para pagar a dívida. Você quer saber o valor do empréstimo a cada mês e também qual é o valor dos juros pagos ao final do empréstimo. Desse modo, você será capaz de responder a essas perguntas de acordo com os seus estudos referen- tes à Progressão Geométrica (PG). Sendo assim, é preciso uma mudança de paradigma do pro- fessor, pois é importante resgatar o interesse do aluno pelos estu- dos desses conteúdos, fazendo-o entender que eles estão presen- tes em situações cotidianas. A conexão com outras áreas do conhecimento também se faz presente nos estudos das progressões. Em Biologia, por exem- plo, com o intuito de conceituar "seleção natural", Malthus revela que [...] enquanto o crescimento populacional se dá em progressão geométrica, a produção de alimentos aumenta em progressão aritmética. Isso seria uma das explicações para a fome que assola boa parte da humanidade. Essas e outras conclusões constam em seu Ensaio sobre a lei da população, de 1798 (SÓ BIOLOGIA, 2013). Ainda em relação aos estudos da Biologia, um cientista im- portante, Darwin, [...] chega à conclusão de que a luta pela existência leva, na natu- reza, à seleção natural. Este combate pela vida é, segundo o evolu- cionista inglês, a consequência necessária e “inevitável” do princí- pio do aumento geométrico que rege o crescimento dos seres vivos e constitui a aplicação aos reinos animal e vegetal da doutrina de Malthus (SILVA; ZAMBONI; MARQUES, 2013). Dando continuidade e conhecendo a importância sobre pro- gressões, podemos relacionar a teoria e a prática, baseando-nos especialmente na resolução de problemas. De acordo com os ob- jetivos dos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCNs) de Matemá- tica para o Ensino Médio, essa metodologia diz que o aluno será capaz de utilizar [...] “com confiança procedimentos de resolução de problemas para desenvolver a compreensão dos conceitos ma- temáticos” (BRASIL, 2000, p. 42). © Matemática Básica II58 Nesta segunda unidade, iniciaremos nossos estudos fazen- do uma retrospectiva da história da Matemática, particularmente sobre Progressão Aritmética (PA) e Progressão Geométrica (PG). Na sequência, vamos definir e classificar uma PA, utilizar as fórmu- las do termo geral e da somafinita e, posteriormente, relacionar o estudo desse conteúdo com as funções afim e quadrática. Em relação à PG, trataremos a respeito do conceito e classificação, das fórmulas do termo geral e da soma finita. Comentaremos com breves palavras a respeito da PG infinita e sua aplicação. Também será possível relacionar a sua aplicação aos estudos da função ex- ponencial. Finalmente, vamos elencar os estudos de PA e PG em situações-problema. Dessa forma, não será possível abordar todo o conteúdo no decorrer dos estudos desta unidade, entretanto pretendemos aju- dá-los a pensar e trilhar alguns caminhos para mudar significativa- mente a sua prática docente. Sob essa perspectiva, os alunos po- derão adquirir o conhecimento do conteúdo, estabelecendo uma relação entre o que aprendem e a vida cotidiana. Vamos em frente! 5. UM POUCO DE HISTÓRIA Iniciar a aula de Matemática com uma breve introdução his- tórica a respeito das progressões se faz necessário no cotidiano es- colar. Os alunos não veem mais sentido nas aulas que se baseiam em fórmulas e cálculos. Sendo assim, utilizar esse recurso se faz necessário quando se trata de progressões. Na Antiguidade, particularmente no Egito Antigo, são encon- trados, no Papiro de Rhind, ou Ahmes (Figura 1), alguns indícios do estudo desses conteúdos. Claretiano - Centro Universitário 59© U2 - Progressão Aritmética (PA) e Progressão Geométrica (PG) Figura 1 Fragmento do Papiro de Rhind. De acordo com site da Universidade de Lisboa (2013a), O papiro de Rhind intitula-se Instruções para conhecer todas as coi- sas secretas e é, sem dúvida, o mais precioso documento de quan- tos existem relativos aos conhecimentos matemáticos dos egípcios. [...] Basicamente o papiro dá-nos informações sobre aritmética, fra- ções, cálculo de áreas, volumes, progressões, repartições propor- cionais, regra de três simples, equações lineares e trigonometria básica. O papiro, segundo os estudiosos da época, é composto por 85 problemas. Dentre esses, podemos revelar conhecimentos so- bre PA e PG em dois deles: Problema 40: divida 100 pães por 5 homens, de modo que a par- tilha seja feita numa progressão aritmética e que a soma das duas menores partes seja 1/7 da somas das três partes maiores. Qual é a diferença entre as partes? Problema 79: Supõe-se que Ahmes se referia a um problema, pos- sivelmente já conhecido, em que cada casa há 7 gatos, cada gato comeu 7 ratos, cada rato comeu 7 espigas de trigo, cada espiga produziu 7 heqat de trigo e se pretende saber a soma de todos as coisas enumeradas (EDUC, 2013a). De acordo com o site Matemática (2013) No Papiro de Rhind também aparece uma progressão geométrica muito interessante formada pelas frações ½, ¼, 1/8, 1/16, 1/32, 1/64 do Hekat, (unidade comum do volume usada para medir © Matemática Básica II60 quantidade de grãos). Os termos dessa seqüência são conhecidos como frações dos olhos do deus Hórus. Observe a Figura 2: Figura 2 Fragmento dos olhos do Deus Hórus. Assim, podemos constatar que: Os egípcios estavam aptos a somar progressões geométricas com 6 elementos, usando multiplicação por um fator comum: Os egípcios multiplicariam todos os elementos por 64 (o último de- nominador) [...] (MATEMÁTICA, 2013). A integração da Matemática com a História resgata o interes- se do aluno, fazendo com que ele entenda que estudar Matemáti- ca não significa apenas "decorar fórmulas". 6. PROGRESSÃO ARITMÉTICA PA Encontramos frequentemente situações-problema que apresentam grandezas que variam mantendo uma regularidade. Essa regularidade deverá ser observada sempre a partir do segun- do termo. Desse modo, apresentaremos, a seguir, dois exemplos cotidianos que poderão contribuir significativamente com a defi- nição de PA. Claretiano - Centro Universitário 61© U2 - Progressão Aritmética (PA) e Progressão Geométrica (PG) Exemplo 1 Uma fábrica de roupas produz 60 camisetas no primeiro dia; 110 no segundo dia; 160 no terceiro dia; 210 no quarto dia e 260 no quinto dia. Ao final dos cinco dias, verificou-se que a quantida- de de camisetas aumentou de acordo com a Tabela 1. Tabela 1 Produção de camisetas. Dia Quantidade de camisetas 1 60 2 110 3 160 4 210 5 260 A quantidade de camisetas pode ser representada pela se- guinte sequência: (60, 110, 160, 210, 260) A partir do segundo termo, subtraímos de cada termo o an- tecedente e sempre obtemos o mesmo resultado, ou seja, 50. 2 1 3 2 4 3 5 4 110 60 50 160 110 50 210 160 50 260 210 50 a a a a a a a a Esse resultado que se repete é denominado razão e é repre- sentado pela letra inicial minúscula "r” quando estudamos PA. Assim, cada termo, a partir do segundo, pode ser obtido adi- cionando a razão ao antecedente. Exemplo 2 Uma pessoa foi ao médico e o mesmo prescreveu a ela que aumentasse sua massa, pois ela se encontraria “abaixo do peso”. © Matemática Básica II62 Sendo assim, a Tabela 2 demonstra, após sete dias, qual é a massa apresentada pela pessoa. Tabela 2 Quantidade de massa. Dia Massa (KG) 1 38 2 40 3 42 4 44 5 46 6 48 7 50 A quantidade de massa, em quilograma, pode ser represen- tada pela sequência: (38, 40, 42, 44, 46, 48, 50) A partir do segundo termo, subtraímos de cada termo o antecedente e sempre obtemos o mesmo resultado, ou seja, o número 2. 6 5 7 6 2 1 3 2 4 3 5 4 40 38 2 42 40 2 44 42 2 46 44 2 48 46 2 50 48 2 a a a a a a a a a a a a Esses dois exemplos nos remetem ao conceito de Progressão Aritmética (PA) sob a perspectiva de alguns autores. Para Ribeiro (2010, p. 256), Progressão Aritmética (PA) é uma sequência numérica em que a diferença entre um termo, a partir do 2º, e o termo antecedente é constante. Essa constante é chamada razão da PA e é representada pela letra r. Já para Dante (2011, p. 137), Claretiano - Centro Universitário 63© U2 - Progressão Aritmética (PA) e Progressão Geométrica (PG) Progressão Aritmética (PA) é toda sequência de números na qual a diferença entre cada termo (a partir do segundo) e o termo an- terior é constante. Essa diferença constante é chamada razão da progressão e é representada pela letra r. Exemplos: • A sequência (8, 13, 18, 23, 28, 33, 38) é uma PA finita de sete termos, em que, ao subtrairmos o 2º termo do 1º, obtemos 5, e assim por diante. Portanto, a razão é r = 5. • A sequência (30, 20, 10, 0, -10, -20,...) é uma PA infinita em que 1 30a e r = -10. Atenção! • (7, 7, 7, 7) é uma PA finita de razão r = 0. Classificação das Progressões Aritméticas (PA) Podemos classificar as Progressões Aritméticas (PA) sob três perspectivas, sendo elas: • Crescente: uma PA é crescente quando, a partir do segun- do termo, os termos seguintes são maiores que o ante- cedente. Portanto, para que seja crescente, é necessário que a razão seja positiva, ou seja, r > 0. De acordo com o Exemplo 1, podemos dizer que temos uma PA crescente e com r = 50. No Exemplo 2, podemos também identificar uma PA crescente com razão r = 2. • Decrescente: uma PA é decrescente quando, a partir do segundo termo, os termos seguintes são menores que o antecedente. Portanto, para que seja decrescente, é ne- cessário que a razão seja negativa, ou seja, r < 0. Exemplo: uma cidade localizada no Estado de Santa Catarina apre- sentou durante três dias a temperatura em °C, conforme dados da Tabela 3: © Matemática Básica II64 Tabela 3 Temperatura em °C. Dia Temperatura em °C 1º 20 2º 12 3º 4 De acordo com os dados apresentados pela tabela, é possí- vel identificar que houve um decréscimo de valores entre os ter- mos posteriores ao segundo. Sendo assim, constatamos que essa PA é decrescente e possui: 3 1 2 20; 12; 4 8 a a r a Exemplo 1 Uma indústria de roupas está enfrentando alguns problemas financeiros e a produção de saias vem caindo em 30 unidades por dia. No 1º dia, essa indústria produziu 180 saias, no 2º dia, 150 saias, no 3º dia, 120 saias e assimpor diante. Quantas saias essa indústria produziu no 6º dia? Podemos afirmar que não haverá mais produção de saias a partir do 7º dia? De acordo com o enunciado, essa PA fica assim definida: (180, 150, 120, 90, 60, 30, 0) e r = - 30. (r < 0) Sendo assim, no 6º dia, a indústria produziu 30 saias e, no 7º dia, não haverá produção. • Constante: uma PA é constante quando todos os seus ter- mos são iguais, ou seja, r = 0. Exemplos: (-3, -3, -3, ...) é uma PA infinita de razão r = 0. (9, 9, 9, 9) é uma PA de quatro termos, em que 1 9a e a razão é r = 0. Claretiano - Centro Universitário 65© U2 - Progressão Aritmética (PA) e Progressão Geométrica (PG) Observação De acordo com a definição de PA, é necessário que, a partir do segundo termo, tenhamos uma sucessão de números em que a razão seja constante. Sendo assim, a sequência a seguir mostra que não podemos classificá-la como uma PA de razão constante. (2, -2, 2, -2, 2, -2,...) O primeiro termo é igual a 2, o segundo termo é igual a -2; ao subtrairmos os dois termos, chegamos ao seguinte resultado: 2 2 2 2 4 Se subtrairmos o terceiro termo do segundo termo, chegamos a um resultado diferente do anterior, ou seja, 2 2 2 2 4 . Portanto, a razão não é igual a zero e nem se caracteriza por uma PA. Fórmula do termo geral de uma PA Segundo as definições dos autores Ribeiro (2010) e Dante (2011), de modo geral, uma sequência é uma PA quando dizemos que se os termos são 1 32( , , ,..., ,...)na aa a e temos: 1 12 2 3 2 3 2 r r r r a a a a a a a a Nesse contexto, em uma PA com 1º termo 1a e razão r, o n-ésimo termo será dado por: 1 1na a n r Essa é a fórmula do termo geral da PA para todo número natural 2n . Sendo que: • na = termo geral; • 1a = 1º termo; © Matemática Básica II66 • n = número de termos; • r = razão da PA. Veja alguns exemplos. Exemplo 1 Considere a seguinte PA (7, 11, 15, ..., 123). Determine qual é: • O termo geral Sabemos que, para utilizarmos a fórmula do termo geral, precisamos conhecer o primeiro termo e a razão. O pri- meiro termo está no enunciado da questão e a razão é possível calcular subtraindo o segundo termo do primeiro ou o terceiro termo do segundo. Dessa forma, a razão é: 11 7r ou 15 11r 4r 1 7a Considerando o valor do primeiro termo, que é 7, e a ra- zão, que é 4, podemos substituir na fórmula: 7 1 4 7 4 4 3 4 n n n a n a n a n • O vigésimo termo Utilizamos a fórmula do termo geral que calculamos ante- riormente, e substituímos n por 20, ficando assim: 20 20 3 4 3 4 20 3 80 83 na n a a • Se o último termo é igual a 123, quantos termos têm essa sequência? Claretiano - Centro Universitário 67© U2 - Progressão Aritmética (PA) e Progressão Geométrica (PG) Devemos considerar que esse valor corresponde ao ter- mo na . Desse modo, substituímos na fórmula do termo geral e assim descobrimos quantos termos tem essa PA. 3 4na n 120123 3 4 4 123 3 4 120 4 30 n n n n n Exemplo 2 Suponhamos que uma montadora de automóveis, ao final do primeiro semestre, apresente uma produção mensal que vem aumentando sucessivamente. Se, em janeiro, a empresa produziu 20.000 carros e, em junho, 120.000 unidades, quais foram as pro- duções dos meses de fevereiro, março, abril e maio? No contexto, temos que o primeiro termo é 20.000 unida- des. E devemos formar uma PA, de seis termos utilizando a fór- mula do termo geral, considerando o sexto termo como 120.000 e também n = 6. Substituindo os valores, temos: 6 1 66 1 20.000 5 120.000 20.000 5 100.000 5 100.000 20.000 a a r a r r r r r A partir do cálculo da razão, conseguimos determinar os me- ses seguintes: • 2a = 20.000 + 20.000 = 40.000 unidades. • 3a = 40.000 + 20.000 = 60.000 unidades. • 4a = 60.000 + 20.000 = 80.000 unidades. • 5a = 80.000 + 20.000 = 100.000 unidades. © Matemática Básica II68 Concluímos, portanto, que a PA é: (20.000, 40.000, 60.000, 80.000, 100.000, 120.000). Esses são apenas alguns exemplos acerca do termo geral de uma PA. Nesse sentido, é preciso que você pesquise em livros di- dáticos, nas indicações da bibliografia, em sites, bem como consul- tar sempre o portal do professor no MEC. Para fortalecer os conceitos estudados até aqui, resolva as duas primeiras questões autoavaliativas, disposta ao final desta unidade. Fórmula da soma do termo geral de uma PA finita Na introdução da unidade, comentamos a respeito da impor- tância de Karl Friedrich Gauss para este estudo. Certo dia, quando era estudante da escola primária e tinha aproximadamente oito anos, seu professor propôs a seguinte questão: [...] “Escrevam todos os números de 1 a 100 e depois vejam quanto dá a sua soma.” [...] O problema em questão não era difícil para alguém que tivesse al- guma familiaridade com as progressões aritméticas. [...] No final da aula os resultados foram examinados. A grande maioria dos alunos tinha apresentado resultados errados pelo que foram severamente corrigidos com uma cana-da-índia. Na ardósia de Gauss, que se encontrava no fim, estava apenas um número: 5050 (É desnecessário dizer que o resultado esta correcto.) Como seria de esperar, Gauss teve que explicar ao espantado professor Büttner como é que tinha obtido aquele resultado: “Então, 1+100=101, 2+99=101, 3+98=101, e por ai em diante, até finalmente 49+52=101 e 50+51=101. Isto dá um total de 50 pa- res de números cuja soma dá 101. Portanto, a soma total é 50 x 101=5050.” Desta maneira aparentemente simples, Gauss tinha encontrado a propriedade da simetria das progressões aritméticas, derivando a fórmula da soma para uma progressão aritmética arbitrária – fór- mula que, provavelmente, Gauss descobriu por si próprio (UNIVER- SIDADE DE LISBOA, 2013b). Claretiano - Centro Universitário 69© U2 - Progressão Aritmética (PA) e Progressão Geométrica (PG) Você pode estar se perguntando como Gauss desenvolveu o seu raciocínio. Ele percebeu que, somando o primeiro termo com o últi- mo, ou seja, 1 + 100, o resultado era 101; o segundo termo com o penúltimo, obteria o mesmo resultado, portanto, 2 + 99 = 101; o terceiro termo com o antepenúltimo, 3 + 98 = 101, e assim sucessi- vamente. Dessa forma, Gauss concluiu que, se somasse cinquenta vezes o número 101, teria o resultado da “soma dos números de 1 a 100”, conforme proposto anteriormente, pois 50 x101=5.050 . É interessante nesse momento você acessar o vídeo que se encontra disponível em: <http://www.uff.br/sintoniamatematica/curiosida- desmatematicas/curiosidadesmatematicas-html/audio-gauss-br. html>. Acesso em: 17 set. 2013. A partir do conhecimento acerca da “soma dos números de 1 a 100”, estabelecido por Gauss, quando consideramos uma pro- gressão aritmética finita de razão r, é possível utilizarmos a seguin- te fórmula: Fórmula da soma dos n primeiros termos de uma PA: 1( ) 2 n n a a nS Em que: • 1a é o primeiro termo; • na é o enésimo termo; • n é o número de termos; • nS é a soma dos “n” termos. Exemplo 1 Em uma residência, a torneira da cozinha está danificada e com isso está havendo um vazamento. O dono da casa resolveu verificar quantas gotas de água caem por minuto, durante 5 mi- nutos. Utilizando um cronômetro, foi marcando em uma folha de © Matemática Básica II70 papel que, no primeiro minuto, caíram 30 gotas; no segundo mi- nuto, caíram 15 gotas a mais que no minuto anterior; no terceiro minuto, caíram 15 gotas a mais que no segundo minuto, e assim sucessivamente. Se representássemos esses dados em uma tabe- la, perceberíamos que os mesmos formam uma PA crescente e fi- nita de razão 15. Sendo assim, conseguimos saber que a quantidade total de gotas de água que caíram durante os cinco primeiros minutos é: 30 + 45 + 60 + 75 + 90 = 300. Nesse contexto, podemos estabelecer uma relação entre a quantidade de gotas e o tempo. Exemplo 2 Uma empresade telefonia móvel demonstrou a sua produ- ção anual de acordo com a Tabela 4. Tabela 4 Produção anual. Ano 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Quantidade Produzida 12.000 15.000 18.000 21.000 24.000 27.000 Quantas unidades de telefone celular a empresa produziu no ano de 2000 a 2005? Observando a Tabela 4, podemos somar as quantidades pro- duzidas anualmente: 12.000 + 15.000 + 18.000 + 21.000 + 24.000 + 27.000 = 117.000. Nesse contexto, concluímos que as parcelas formam uma PA finita, em que a razão é 3.000. Portanto, (12.000, 15.000, 18.000, 21.000, 24.000, 27.000). A soma dos termos dessa PA é 117.000. Exemplo 3 Em uma PA, o primeiro termo é -15 e r = 4. Nessas condições, quais são os quatro primeiros termos e a soma deles? Claretiano - Centro Universitário 71© U2 - Progressão Aritmética (PA) e Progressão Geométrica (PG) 2 1a a r , 2 15 4 11a 3 1 2a a r , 3 15 2 4 15 8 7a 4 1 3a a r , 4 15 3 4 15 12 3a Os quatro primeiros termos são 15, 11, 7, 3 . Quando somamos esses termos, temos: 15 11 7 3 36 Exemplo 4 Uma PA tem 1 4a e 2r . Determine a soma dos 15 pri- meiros termos. Podemos fazer esse cálculo de forma direta, adi- cionando 2 ao termo imediatamente anterior, para obter o segun- do termo. O terceiro é obtido pela adição de 2 ao segundo termo e assim por diante. A representação desta PA é (4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32). Ao somarmos os valores, obteremos como resultado 270. Exemplos resolvidos Se voltarmos ao problema da quantidade de gotas de água que são despejadas em cinco minutos, utilizando a fórmula, te- mos: © Matemática Básica II72 5 5 5 5 5 5 5 1 , 15 30 4 ; 30 4 15 ; 30 60 90 30 90 5 2 120 5 2 600 2 300 ( ) 2 n n r a r a a S S S S a a nS Já no que toca o problema referente à quantidade de telefones celulares produzidas no final de 6 anos, podemos inserir os dados na fórmula da soma finita dos n termos de uma progressão aritmética. Nesse contexto, temos que: 1 6 6 6 6 6 6 6 1 , 3.000 12.000 12.000 5 ; 12.000 5 3.000 ; 12.000 15.000 27.000 12.000 27.000 6 2 39.000 6 2 234.000 2 117.000 ( ) 2 n n r a a r a a S S S S a a nS Para saber se você entendeu o conceito da soma dos n termos de uma PA finita, resolva as Questões Autoavaliativas 3 e 4. Claretiano - Centro Universitário 73© U2 - Progressão Aritmética (PA) e Progressão Geométrica (PG) 7. APLICAÇÃO DO CONCEITO DE PA NAS FUNÇÕES AFIM E QUADRÁTICA Podemos relacionar o conceito de Progressão Aritmética (PA) ao conceito de função afim e quadrática de acordo com os exemplos a seguir. Exemplo 1 Considere a função afim 4 2f x x e (6, 14, 22, 30,...), uma PA de razão igual a oito. Verifique que 6 , 14 , 22 , 30 ...f f f f também é uma PA e determine sua razão. Substituindo os valores de x por 6, 14, 22 e 30, temos os no- vos resultados, sendo eles uma sequência (22, 54, 86, 118,...), que é uma PA de razão 32, ou seja, multiplicamos o coeficiente angular (a) pela razão (r), ficando assim: 4 8 32a r . Portanto, estabe- lecemos uma relação entre PA e função afim, com domínio e ima- gem no conjunto dos números reais e definida por: f x ax b . Agora, retomando a definição de uma função quadrática, em que o domínio e a imagem pertencem ao conjunto dos números reais, suponha o seguinte exemplo. Exemplo 2 Segundo Ribeiro (2010), temos uma função quadrática de- finida por 2 1f x x , e a PA (1, 2, 3, 4, 5, ...) com razão igual a 1. Calculando 1 , 2 , 3 , 4 , 5 ...f f f f f , obtemos a se- quência (2, 5, 10, 17, 26,...). Podemos verificar que essa sequên- cia, pela definição, não é uma PA, pois não existe uma constante. Entretanto, ao fazermos a diferença entre os termos consecutivos, verificamos que é uma PA de segunda ordem, com razão igual a 2. Sendo assim, temos: 5 – 2 = 3; 10 – 5 = 5; 17 – 10 = 7; 26 – 17 = 9... © Matemática Básica II74 Escrevendo a sequência dos resultados obtidos, concluímos que (3, 5, 7, 9,...) é uma PA, pois a diferença entre dois termos con- secutivos é constante. A partir desse momento, entenderemos outra progressão, a Geométrica. É importante que, no decorrer do estudo de PG, você faça uma comparação com o que estudou em PA. Lembre-se, também, de que esse material tem o intuito de nortear os seus estudos e ajudá-lo a conduzir a sua própria prática cotidiana. 8. PROGRESSÃO GEOMÉTRICA PG No que diz respeito à definição de Progressão Geométri- ca, corroboramos o pensamento de alguns autores. Para Ribeiro (2010, p. 273), Progressão Geométrica "É uma sequência numéri- ca em que o quociente entre um termo, a partir do 2º, e o termo antecedente é constante. Essa constante chama-se razão da PG e é representada pela letra ‘q’". Já Dante (2011, p. 142) afirma que Progressão Geométrica (PG) é toda sequência de números não- -nulos na qual é constante o quociente da divisão de cada termo (a partir do segundo) pelo termo anterior. Esse quociente constante é chamado razão (q) da progressão. Ou seja, uma progressão geo- métrica é uma sequência na qual a taxa de crescimento relativo de cada termo para o seguinte é sempre a mesma. Dante (2011) afirma ainda que, a partir da definição, o ené- simo termo é calculado pela multiplicação da razão (q) por seu an- tecedente. Claretiano - Centro Universitário 75© U2 - Progressão Aritmética (PA) e Progressão Geométrica (PG) 2 1 3 2 4 3 1 1 2 1 3 2 4 3 ... n n n n aa q a aa q a aa q a a qa a q a q a q a a q Exemplos: 1) A sequência 1 1, ,... 2 6 é uma PG infinita. Qual é a razão e a taxa de crescimento dos seus termos? De acordo com a definição anterior, para acharmos a ra- zão, basta dividirmos o segundo termo pelo primeiro ter- mo, portanto, q é: 2 2 1 1 1 2 1 6 1 1 2 2 16 1 6 1 6 3 2 1 3 a aq q q a a q © Matemática Básica II76 Em relação à taxa de crescimento, basta utilizarmos a se- guinte fórmula: 1 1 n n n a a ai ; portanto, se substituir- mos o segundo e o primeiro termo, conseguimos achar o valor dessa taxa de crescimento: 1 1 1 26 2 3 0,66... 66,66%1 1 3 2 2 i 2) Sabendo que o primeiro termo de uma PG é quatro e sua razão é cinco, que valor corresponde ao quinto termo? Nesse contexto, sabemos que, se multiplicarmos o pri- meiro termo por q = 5, obteremos o segundo termo que, multiplicado por cinco, é o resultado do terceiro termo, e assim por diante. Portanto, 2 1 3 2 4 3 5 4 4 5 20 20 5 100 100 5 500 500 5 2500 a a q a a q a a q a a q Concluímos que o quinto termo equivale a 2500 e a PG é (20, 100, 500, 2500). Confira alguns exemplos de contextos reais em que os con- ceitos sobre Progressão Geométrica se mostram úteis. Exemplo 1 Suponha que um grupo de estudantes está estudando o cres- cimento de uma população de vírus em uma aula de Biologia. Eles observaram que, ao final do primeiro minuto, havia uma bactéria; Claretiano - Centro Universitário 77© U2 - Progressão Aritmética (PA) e Progressão Geométrica (PG) no segundo minuto, havia três e, ao final do terceiro minuto, ha- via nove. Perceberam que existe um padrão de regularidade e que não é pertinente aos conceitos estudados em Progressão Aritméti- ca. Sendo assim, perguntaram ao professor de Matemática se esse padrão está de acordo com a definição de Progressão Geométrica. Exemplo 2 Foi feita uma gincana em uma escola e os participantes ga- nham pontos de acordo com a modalidade "perguntas e respos- tas''. Foi estipulado pela comissão organizadora que são 5 pergun- tas, sendo que a primeira resposta correta vale 10 pontos e que, em cada resposta posterior, o número depontos seria "dobrado". A Tabela 5 a seguir evidencia a respeito. Tabela 5 Dados da gincana. Pergunta Pontos 1 10 2 20 3 40 4 80 5 160 Os dados apresentados na Tabela 5 nos remetem à definição de Progressão Geométrica. Diante do perfil do aluno do Ensino Médio, enquanto ser humano crítico e participativo, ao iniciar esse conteúdo, é preciso estabelecer que existe uma relação muito próxima entre o estudo de Progressão Geométrica e as situações presentes no cotidiano escolar. Sob essa perspectiva, e de acordo com os exemplos cita- dos acima, é possível verificar que há uma sequência de números que tem alguma relação com o seu antecedente, sendo que esse valor é constante. No primeiro exemplo, temos a seguinte sequência numérica: (1, 3, 9,...). A partir dela identificamos que a população de bacté- © Matemática Básica II78 rias está triplicando. Seguindo essa linha de pensamento, pode- mos afirmar que o quarto termo dessa sequência é 27, pois o tri- plo de nove é igual a 27. A partir do segundo termo, se dividimos cada termo pelo an- tecedente, vamos obter o mesmo resultado. Veja como isso acon- tece: 2 1 3 2 4 3 : 3 :1 3 : 9 :3 3 : 27 :9 3 a a a a a a Já no segundo exemplo, temos a sequência (10, 20, 40, 80, 160) e observamos que os termos subsequentes ao segundo são "dobrados". Desse modo, se continuássemos essa sequência, o próximo número seria correspondente a 320 pontos. Sendo assim, concluímos que, se dividirmos cada termo, a partir do segundo, pelo anterior, obteremos o seguinte resultado: 2 1 3 2 4 3 5 4 : 20 :10 2 : 40 : 20 2 : 80 : 40 2 : 160 :80 2 a a a a a a a a Classificação de uma PG A classificação de uma Progressão Geométrica (PG) depen- de do valor da sua razão (q), podendo ser crescente, decrescente, constante ou alternante. • Crescente: quando a razão é maior que 1 (q > 1) e os ter- mos são positivos, ou quando a razão q está em um inter- valo maior do que zero e menor do que 1 (0 < q < 1), e os termos são negativos. Por exemplo: (4, 8, 16, 32, 64,...), 2.q Claretiano - Centro Universitário 79© U2 - Progressão Aritmética (PA) e Progressão Geométrica (PG) (- 64, -32, -16, -8,...), 1 . 2 q • Decrescente: quando a razão q está em um intervalo maior que zero e menor que 1 (0 < q < 1) e os termos são positivos, ou quando a razão é maior que 1 (q > 1) e os termos são negativos. Observe isso nos exemplos a seguir: (243, 81, 27, 9,...), 1 3 q . (- 3, - 9, - 27, -81, - 243, ...), 3q . • Constante: quando q = 1. Pelos exemplos a seguir, é pos- sível verificar que a razão vale 1 e os termos podem ser positivos ou negativos: (150, 150, 150,...), q = 1 e os termos são positivos. (-8, -8, -8, ...), q = 1 e os termos são negativos. • Alternante: sempre que a razão de uma PG for um número negativo (q < 0), podemos classificá-la em alternante. Nesse contexto, verifique o exemplo: (2, -8, 32, -128,...), q = -4 (q < 0). Observe outros exemplos a seguir e suas classificações. Exemplos resolvidos 1) 14,2,1, ,... 2 : de acordo com a definição de uma PG, se dividirmos o segundo termo pelo primeiro termo, o ter- ceiro termo pelo segundo e assim por diante, é possível concluir que 1 2 q , ou seja, os termos da sequência são positivos e 0 < q < 1. Portanto, é uma PG decrescente. © Matemática Básica II80 2) 1 3 9 27, , , ,... 4 4 4 4 : segundo a definição de PG, se di- vidirmos, por exemplo, o segundo termo pelo primeiro termo e o terceiro termo pelo segundo, encontramos um número constante e igual a -3, ou seja, q = -3. Desse modo, a razão é um número negativo (q = -3) e os ter- mos se alternam em números positivos e negativos. 3) 7, 42, 252, 1512,... : de acordo com a definição de PG, esta é decrescente, pois q = 6 (q > 1) e os termos são todos negativos. 4) 6, 6, 6,... : os termos são todos iguais; portanto, é constante e q = 1. 5) 20, 20,20,... : ao dividirmos o segundo termo pelo primeiro termo, é possível notar que q = -1. Desse modo, essa PG é alternante. Fórmula do termo geral de uma PG Quando escrevemos uma Progressão Geométrica (PG), sa- bemos que o segundo termo é o resultado da multiplicação do primeiro termo pela razão denominada q; isso significa que avan- çamos uma vez. O terceiro termo é obtido pelo resultado da multi- plicação do primeiro termo pelo quadrado da razão q; avançamos duas vezes. O quarto termo é calculado fazendo a multiplicação do primeiro termo pelo cubo da razão q; avançamos três termos e assim por diante. Desse modo, podemos representar uma PG: 1 2 3 4, , , ,..., ,...na a a a a e os termos: 2 1 2 3 1 3 4 1 a a q a a q a a q Sendo assim, o termo de ordem n é denominado termo geral da PG e é representado pela seguinte fórmula: 11 n na a q . Quan- do passamos do primeiro termo para um termo na qualquer, po- demos dizer que avançamos 1n termos. De acordo com essa fórmula, temos que: Claretiano - Centro Universitário 81© U2 - Progressão Aritmética (PA) e Progressão Geométrica (PG) • na é o termo geral. • 1a é o primeiro termo. • n é o número de termos. • q é a razão. Exemplo 1 Sabendo-se que o quarto termo de uma PG é igual a 2 e o nono termo vale 64. É possível calcular o sétimo termo, apenas com esses dados? Substituindo na fórmula do termo geral 11 n na a q , consi- deramos que o termo 59 4a a q , pois, ao passar do quarto termo para o nono termo, avançamos cinco termos. 5 5 5 64 2 64 2 32 2 q q q q Como a razão q = 2, substituímos na fórmula do termo geral novamente. Dessa forma, 37 4a a q . Pois, ao passar do quarto termo para o sétimo termo, avançamos três termos. 3 7 4 3 7 7 7 2 2 2 8 16 a a q a a a Sendo assim, conforme a proposta inicial, o sétimo termo vale 16. © Matemática Básica II82 Exemplo 2 No primeiro semestre de 2010, a produção mensal de uma empresa cresceu em PG. Como o gerente financeiro não pode re- velar os valores de todos os meses, ele informou apenas que, no mês de janeiro, a produção foi de 3.000 unidades e, no mês de junho, foi de 729.000 unidades. Quais os resultados apresentados pela empresa nos meses de fevereiro, março, abril e maio? Esse enunciado é muito comum em avaliações externas e li- vros didáticos. O primeiro passo é descobrir o valor da razão para, posteriormente, calcular o segundo termo, terceiro termo, quarto termo e quinto termo. Portanto, fazendo as substituições: 5 5 5 6 1 5 5 729.000729.000 3.000 3.000 243 243 3 a a q q q q q q Agora que já sabemos o valor da razão, basta substituirmos novamente na fórmula do termo geral. Nesse contexto, temos: 2 2 3 3 4 4 5 3.000 3 9.000 3.000 3 27.000 3.000 3 81.000 3.000 3 243.000 (3.000,9.000,27.000,81.000,243.000,729.000) a a a a Exemplo 3 Se as raízes da equação quadrática 2 5 4 0x x corres- pondem ao primeiro e segundo termo de uma PG crescente, qual é o valor do terceiro termo? Claretiano - Centro Universitário 83© U2 - Progressão Aritmética (PA) e Progressão Geométrica (PG) O primeiro passo é resolvermos a equação, determinando as raízes de uma equação do segundo grau. Portanto, resolvendo essa equação, chegamos aos valores: as raízes são 1 e 4. Se a PG é crescente, o primeiro termo é a raiz menor, e o segundo termo é a raiz maior (1, 4,...). Para descobrirmos o valor da razão, basta dividir o segundo termo pelo primeiro; portanto, a razão q = 4. Sendo assim, o tercei- ro termo corresponde à multiplicação do primeiro termo pelo qua- drado da razão. Desse modo, 23 1 4 1 16 16a . Portanto, essa PG é (1, 4, 16) e, se continuássemos, o próximo termo seria 64. Exemplo 4 Numa PG temos que o primeiro termo é 512 e a razão 1 2 q . Qual é o valor do quinto termo? Devemos substituir na fórmula do termo geral. Portanto, o quinto termo é igual à multiplicação do primeirotermo pela razão elevada à quarta potência. Desse modo: 5 5 5 5 41 1 512512 ( ) 512 32 2 16 16 a a a a Aprendemos até aqui a calcular o enésimo termo de uma Progressão Geométrica (PG). Dando continuidade aos nossos estudos, iremos descobrir como se calcula a soma dos termos de uma PG finita. Para colocar em prática o conhecimento adquirido até esse mo- mento, responda às Questões Autoavaliativas 5, 6 e 7. © Matemática Básica II84 Fórmula da soma dos n primeiros termos de uma PG finita Os conhecimentos adquiridos até aqui foram de extrema importância para prosseguirmos em nossos estudos. A partir de agora, você vai conhecer qual é a fórmula que permite calcular a soma dos termos de uma PG finita. Mas lembre-se de que enquanto, nos estudos de PA, definimos a razão por r e, nos estudos de PG, ela é definida por q. O mais importante é que você reconheça nos contextos reais esses conceitos, que muitas vezes se encontram subentendidos. Para Dante (2011, p. 147), "A soma dos n primeiros termos de uma progressão geométrica ( na ) de razão q ≠ 1 é 1 1 , 1 1 n n qS a q q ”. Segundo Ribeiro (2010, p. 283), Assim como na PA, existem casos que é muito trabalhoso, obter a soma dos termos de uma PG adicionando termo a termo. Nesse caso, podemos obter uma fórmula que permite calcular a soma dos n primeiros termos de uma PG, cuja razão é q, 1 1 , 1 1 n n a q S q q . Exemplo 1 Se uma empresa produziu, no ano de 2008, 15.000 unidades de um produto químico e a cada ano ela produz 30% a mais que no ano anterior, quantas unidades desse produto ela produziu entre 2008 e 2011? É evidente que se trata de um problema de soma dos termos de uma PG. Desse modo, basta aplicar a fórmula do termo geral e substituirmos o primeiro termo por 15.000, sendo 1,30 30%q e 4n . Claretiano - Centro Universitário 85© U2 - Progressão Aritmética (PA) e Progressão Geométrica (PG) 1 1 , 11 n n qS a qq 4 4 4 1 (1,30) 1 2,856115.000 15.000 1 1,30 0,30 S S 4 4 4 1,856115.000 15.000 6,187 92.805 0,30 S S S Portanto, ao final dos quatro anos, o total de produtos quí- micos foi de 92.805. Exemplo 2 Se a soma dos dez primeiros termos de uma PG é 1.024 e a razão q = 2, qual é o valor do primeiro termo? Devemos aplicar a fórmula da soma substituindo os valores segundo o enunciado. Portanto, 10 1 1 1 1 1 1 (2 1) (1024 1) 10231024 1024 1024 2 1 1 1 1024 1,00977 1023 1 a a a a a a O primeiro termo vale 1. Exemplo 3 Qual é a soma dos dez primeiros termos da PG (3, -6, 12,...). Dividindo o segundo termo pelo primeiro, temos que o primeiro termo é 3 e q = -2. De acordo com a fórmula: © Matemática Básica II86 10 10 10 10 10 ( 2) 1 (1024) 13 3 2 1 3 10233 1.023 3 S S S S Sendo assim, a soma dos dez primeiros da PGE termos vale -1.023. Para verificar se você realmente aprendeu o conceito da soma dos termos de uma PG finita, é importante que você responda às duas últimas questões autoavaliativas. Limite da soma dos termos de uma PG infinita Dada uma PG infinita, com n (n tende para o infinito), cuja razão é maior que -1 e menor que 1 ( 1 1q ), podemos calcular o limite da soma dessa PG, aplicando a seguinte fórmula 1 1 1 n n a q S q . Quando temos essa tendência para o infinito, utilizamos, na fórmula anterior, “zero” e, substituindo, ficamos com a seguinte fórmula: 1 1(1 0)lim lim 1 1n nn n a aS S q q Exemplo 1 Qual é o valor do limite da soma dos infinitos termos da sequência 1 1 11, , , ,... 3 9 27 ? Primeiramente, precisamos calcular a razão q, dividindo o segundo termo pelo primeiro termo. Teremos: 1 1a e 1 3 q . Se- Claretiano - Centro Universitário 87© U2 - Progressão Aritmética (PA) e Progressão Geométrica (PG) gundamente, aplicamos os dados na fórmula do limite da soma de uma PG infinita. Desse modo: 1 11 3 1 2 3 3 2 n n n S S S Exemplo 2 Qual é a soma dos termos da PG infinita 6 12 24(3, , , ,...) 5 25 125 ? 1 3 6 25 3 5 3 3 53 52 3 31 5 5 a q S S Exemplo 3 Numa PG ilimitada decrescente, a razão é 1 2 e o limite da soma dos seus infinitos termos é 32. Qual é o primeiro termo desta PG? Segundo os dados do problema, 1 2 32 q S © Matemática Básica II88 Substituindo na fórmula da soma dos termos de uma PG infinita, temos: 1 1 1 1 132 32 32 161 1 21 2 2 a a a a 9. TEXTO COMPLEMENTAR Esse texto revela a relação que existe entre o jogo de xadrez e a Progressão Geométrica. A origem do jogo de xadrez ––––––––––––––––––––––––––––––––– [...] O infeliz monarca passava longas horas traçando, sobre uma grande caixa de areia, as diversas manobras executadas pelas tropas durante o assalto. Com um sulco indicava a marcha da infantaria; ao lado, paralelo ao primeiro, outro traço mostrava o avanço dos elefantes de guerra; um pouco mais abaixo, representada por pequenos círculos dispostos em simetria, perfi lava a destemida cavalaria chefi ada por um velho radj que se dizia sob a proteção de Techandra, a deusa da Lua. Ainda por meio de gráfi cos esboçava o rei a posição das colunas inimigas, desvantajosamente colocadas, graças à sua estratégia, no campo em que se feriu a batalha decisiva. Uma vez completado o quadro dos combatentes, com as minudências que pudera evocar, o rei tudo apagava, para recomeçar novamente, como se sentisse íntimo gozo em reviver os momentos passados na angústia e na ansiedade. À hora matinal em que chegavam ao palácio os velhos brâmanes para a leitura dos Vedas, já o rei era visto a riscar na areia os planos de uma batalha que se reproduzia interminavelmente. – Infeliz monarca! – murmuravam os sacerdotes penalizados. – Procede como um sudra a quem Deus privou da luz da razão. Só Dhanoutara, poderosa e clemente, poderá salvá-lo! E os brâmanes erguiam preces, queimavam raízes aromáticas, implorando à eterna zeladora dos enfermos que amparasse o soberano de Taligana. Um dia, afi nal, foi o rei informado de que um moço brâmane – pobre e modesto – solicitava uma audiência que vinha pleiteando havia já algum tempo. Como estivesse, no momento, com boa disposição de ânimo, mandou o rei que trouxessem o desconhecido à sua presença. Conduzido à grande sala do trono, foi o brâmane interpelado, conforme as exigências da praxe, por um dos vizires do rei. – Quem és, de onde vens e que desejas daquele que, pela vontade de Vichnu, é rei e senhor de Taligana? – Meu nome – respondeu o jovem brâmane – é Lahur Sessa e venho da aldeia de Namir, que trinta dias de marcha separam desta bela cidade. Ao recanto em que eu vivia chegou a notícia de que o nosso bondoso rei arrastava os dias em meio Claretiano - Centro Universitário 89© U2 - Progressão Aritmética (PA) e Progressão Geométrica (PG) de profunda tristeza, amargurado pela ausência de um fi lho que a guerra viera roubar-lhe. Grande mal será para o país, pensei, se o nosso dedicado soberano se enclausurar, como um brâmane cego, dentro de sua própria dor. Deliberei, pois, inventar um jogo que pudesse distraí-lo e abrir em seu coração as portas de novas alegrias. É esse o desvalioso presente que desejo neste momento oferecer ao nosso rei Iadava. Como todos os grandes príncipes citados nesta ou naquela página da história, tinha o soberano hindu o grave defeito de ser excessivamente curioso. Quando o informaram da prenda de que o moço brâmane era portador, não pôde conter o desejo de vê-la e apreciá-la sem mais demora. O que Sessa trazia ao rei Iadava consistia num grande tabuleiro quadrado, dividido em sessenta e quatro quadradinhos, ou casas, iguais; sobre esse tabuleiro colocavam-se, não arbitrariamente, duas coleções de peças que se distinguiam, uma da outra, pelas cores branca e preta, repetindo, porém, simetricamente, os engenhososformatos e subordinados a curiosas regras que lhes permitiam movimentar-se por vários modos. Sessa explicou pacientemente ao rei, aos vizires e cortesãos que rodeavam o monarca em que consistia o jogo, ensinando-lhes as regras essenciais: – Cada um dos partidos dispõe de oito peças pequeninas – os peões. Representam a infantaria, que ameaça avançar sobre o inimigo para desbaratá-la. Secundando a ação dos peões vêm os elefantes de guerra, representados por peças maiores e mais poderosas; a cavalaria, indispensável no combate, aparece igualmente, no jogo, simbolizada por duas peças que podem saltar, como os corcéis, sobre as outras; e, para intensifi car o ataque, incluem-se – para representar os guerreiros cheios de nobreza e prestígio – os dois vizires do rei. Outra peça, dotada de amplos movimentos, mais efi ciente e poderosa do que a demais, representará o espírito de nacionalidade do povo e será chamada rainha. Completa a coleção uma peça que isolada pouco vale, mas se torna muito forte quando amparada pelas outras. É o rei. O rei Iadava, interessado pelas regras do jogo, não se cansava de interrogar o inventor: – E por que é a rainha mais forte e mais poderosa que o próprio rei? – É mais poderosa – argumentou Sessa – porque a rainha representa, nesse jogo, o patriotismo do povo. A maior força do trono reside, principalmente, na exaltação de seus súditos. Como poderia o rei resistir ao ataque dos adversários se não contasse com o espírito de abnegação e sacrifício daqueles que o cercam e zelam pela integridade da pátria? Dentro de poucas horas o monarca, que aprendera com rapidez todas as regras do jogo, já conseguia derrotar os seus dignos vizires em partidas que se desenrolavam impecáveis sobre o tabuleiro. Sessa, de quando em quando, intervinha, respeitoso, para esclarecer um dúvida ou sugerir novo plano de ataque ou de defesa. Em dado momento, o rei fez notar, com grande surpresa, que a posição das peças, pelas combinações resultantes dos diversos lances, parecia reproduzir exatamente a batalha de Dacsina. – Reparai – ponderou o inteligente brâmane – que para conseguirdes vitória, indispensável se torna, de vossa parte, o sacrifício deste vizir! E indicou precisamente a peça que o rei Iadava, no desenrolar da partida e por vários motivos, grande empenho pusera em defender e conservar. © Matemática Básica II90 O judicioso Sessa demonstrava, desse modo, que o sacrifício de um príncipe é, por vezes, imposto como uma fatalidade, para que dele resulte a liberdade de um povo. Ao ouvir tais palavras, o rei Iadava, sem ocultar o entusiasmo que lhe dominava o espírito, assim falou: – Não creio que o engenho humano possa produzir maravilha comparável a este jogo interessante e instrutivo! Movendo essas tão simples peças, aprendi que um rei nada vale sem o auxílio e a dedicação constante de seus súditos. E que, às vezes, o sacrifício de um simples peão vale mais, para a vitória, do que a perda de uma poderosa peça. E, dirigindo-se ao jovem brâmane, disse-lhe: – Quero recompensar-te, meu amigo, por este maravilhoso presente, que de tanto me serviu para alívio de velhas angústias. Dize-me, pois, o que desejas, para que eu possa, mais uma vez, demonstrar o quanto sou grato àqueles que se mostram dignos de recompensa. As palavras com que o rei traduziu o generoso oferecimento deixaram Sessa imperturbável. Sua fi sionomia serena não traía a menor agitação, a mais insignifi cante mostra de alegria ou surpresa. Os vizires olhavam-no atônitos, e entreolhavam-se pasmados diante da apatia de uma cobiça a que se dava o direito da mais livre expansão. – Rei poderoso! – redarguiu o jovem com doçura e altivez – Não desejo, pelo presente que hoje vos trouxe, outra recompensa além da satisfação de ter proporcionado ao senhor de Taligana um passatempo agradável, que lhe vem aligeirar as horas dantes alongadas por acabrunhante melancolia. Já estou, portanto, sobejamente aquinhoado e outra qualquer paga seria excessiva. Sorriu, desdenhosamente, o bom soberano ao ouvir aquela resposta, que refl etia um desinteresse tão raro entre os ambiciosos hindus. E, não crendo na sinceridade das palavras de Sessa, insistiu: – Causa-me assombro tanto desdém e desamor aos bens materiais, ó jovem! A modéstia, quando excessiva, é como o vento que apaga o archote, cegando o viandante nas trevas de uma noite interminável. Para que possa o homem vencer os múltiplos obstáculos que se lhe deparam na vida, precisa ter o espírito preso às raízes de uma ambição que o impulsione a um ideal qualquer. Exijo, portanto, que escolhas, sem mais demora, uma recompensa digna de tua valiosa oferta. Queres uma bolsa cheia de ouro? Desejas uma arca repleta de jóias? Já pensaste em possuir um palácio? Almejas a administração de uma província? Aguardo a tua resposta, por isso que à minha promessa está ligada a minha palavra! – Recusar o vosso oferecimento depois de vossas últimas palavras – acudiu Sessa – seria menos descortesia do que desobediência ao rei. Vou, pois, aceitar, pelo jogo que inventei, uma recompensa que corresponde à vossa generosidade; não desejo, contudo, nem ouro, nem terras ou palácios. Peço o meu pagamento em grãos de trigo. – Grãos de trigo? – estranhou o rei, sem ocultar o espanto que lhe causava semelhante proposta – Como poderei pagar-te com tão insignifi cante moeda? – Nada mais simples – elucidou Sessa – Dar-me-eis um grão de trigo pela primeira casa do tabuleiro; dois pela segunda, quatro pela terceira, oito pela quarta, e, assim dobrando sucessivamente, até a sexagésima quarta e última casa do tabuleiro. Peço-vos, ó rei, de acordo com a vossa magnânima oferta, que autorizeis o pagamento em grãos de trigo, e assim como indiquei! Claretiano - Centro Universitário 91© U2 - Progressão Aritmética (PA) e Progressão Geométrica (PG) Não só o rei como os vizires e venerandos brâmanes presentes riram-se, estrepitosamente, ao ouvir a estranha solicitação do jovem. A desambição que ditara aquele pedido era, na verdade, de causar assombro a quem menos apego tivesse aos lucros materiais da vida. O moço brâmane, que bem poderia obter do rei um palácio ou uma província, contentava-se com grãos de trigo! – Insensato! – clamou o rei – Onde foste aprender tão grande desamor à fortuna? A recompensa que me pedes é ridícula. Bem sabes que há, num punhado de trigo, número incontável de grãos. Devemos compreender, portanto, que com duas ou três medidas de trigo eu te pagarei folgadamente, consoante o teu pedido, pelas 64 casas do tabuleiro. É certo, pois, que pretendes uma recompensa que mal chegará para distrair, durante alguns dias, a fome do último pária do meu reino. Enfi m, visto que minha palavra foi dada, vou expedir ordens para que o pagamento se faça imediatamente, conforme teu desejo (adaptado PORTAL DO PROFESSOR, 2013). –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 10. QUESTÕES AUTOAVALIATIVAS Confira, a seguir, as questões propostas para verificar o seu desempenho no estudo desta unidade: 1) Durante certo período, a produção de uma confecção correspondeu a uma PA crescente. No primeiro dia, essa confecção produziu 9 blusas; no segundo, dia 12 blusas; no terceiro dia, 15 blusas, e assim por diante, até o 12º dia. Quantas blusas essa confecção produziu no 12º dia? 2) Quantos múltiplos de 8 existem entre 20 e 80? 3) Um teatro possui 12 poltronas na primeira fileira, 14 na segunda, 16 na terceira, e as demais fileiras se compõem na mesma sequência. Quantas fileiras são necessárias para o teatro ter um total de 620 poltronas? 4) A soma das medidas dos ângulos internos de um triângulo é 180°. Num triângulo, as medidas dos ângulos estão em PA e o menor desses ângulos mede 40°. Calcule a medida do outro ângulo, sabendo que um deles é o dobro do primeiro ângulo. 5) Cinco meios geométricos foram inseridos entre 4 e 2916. Qual é a razão q da PG obtida? 6) Sabendo que a quantia de R$ 1.000,00 foi aplicada em um certo investimento cujo rendimentoé de 2% ao mês, qual será essa quantia ao final de 1 ano? 7) Qual é o primeiro termo de uma PG cuja razão é -2 e seu 11º termo é 256? 8) (UFPB – Adaptado). Um maratonista percorreu um total de 158 km, em cinco dias de treino. Considerando que, a partir do segundo dia, o percurso diário foi o dobro do dia anterior, quantos quilômetros, após três dias desse treinamento, o maratonista percorreu? © Matemática Básica II92 9) Qual é a soma dos cinco primeiros termos de uma PG que possui 1 2a e 3q . Gabarito Confira, a seguir, as respostas corretas para as questões au- toavaliativas propostas: 1) 42 blusas. 2) 8 múltiplos. 3) 20 fileiras. 4) 60°. 5) q = 3 ou q = - 3. 6) 1268,24. 7) 1 4 q . 8) 35 km. 9) S = 122. 11. CONSIDERAÇÕES Nesta unidade, estudamos história, conceitos, classificação e as fórmulas do termo geral e da soma dos n termos de Progressões Aritméticas (PA) e Progressões Geométricas (PG), mas vale desta- car que é importante sempre estabelecer uma relação entre esses conteúdos com o cotidiano do aluno do Ensino Médio. Também a conexão com outras áreas do conhecimento pode resgatar dele o interesse em aprender Matemática, particularmente PA e PG. Vários exemplos foram apresentados no sentido de mostrar que é possível motivar os alunos antes de iniciar uma aula sobre progressões. Entender como e onde surgiu esse conteúdo talvez seja o primeiro passo, revelando ao aluno o interesse pela Histó- Claretiano - Centro Universitário 93© U2 - Progressão Aritmética (PA) e Progressão Geométrica (PG) ria da Matemática e também por aqueles que fizeram parte des- se contexto. A metodologia de resolução de problemas é um dos caminhos que fazem o aluno “pensar” e conduzem o trabalho do professor. Pense, por exemplo, num problema simples em que temos que tomar alguns mililitros de medicamento e que essa quanti- dade vai sofrendo um aumento durante um tempo e utilizamos conceitos de PA para determinar as próximas doses. Você faz uma dívida no banco e a mesma sofre um percentual de aumento a cada dia e precisamos utilizar os conceitos de Progressão Geomé- trica (PG) para entender o que acontece com o capital após algum tempo. Tentamos, nesta unidade, trazer o que é mais importante nos estudos acerca das progressões. Pesquise, em livros didáticos ou na internet, outros exemplos que auxiliarão você, futuro pro- fessor, a buscar novos caminhos que contribuirão positivamente com sua prática docente. Na próxima unidade, vamos estudar matrizes e suas aplicações. Esperamos que as sugestões de sites, livros, vídeos, a leitura dos Parâmetros Curriculares, as Orientações Curriculares para o Ensino Médio e também a Proposta Curricular do estado de São Paulo citados nesta unidade sirvam de apoio às discussões, à re- flexão sobre a própria prática, ao planejamento de suas aulas, à análise e seleção de materiais didáticos e de recursos tecnológicos e, especialmente, que contribuam para sua formação e atualiza- ção profissional. 12. E REFERÊNCIAS Lista de figuras Figura 1 Fragmento do Papiro de Rhind. Disponível em: <http://www.educ.fc.ul.pt/ docentes/opombo/seminario/rhind/inicio.htm>. Acesso em: 16 set. 2013. © Matemática Básica II94 Figura 2 Fragmento dos olhos do Deus Hórus. Disponível em: <http://3.bp.blogspot. com/_48xzWKwbkdU/Sgdhxhy37nI/AAAAAAAAA64/BDUfDtitu88/s1600-h/OSIRYS. bmp>. Acesso em: 16 set. 2013. Sites pesquisados BRASIL. Ministério da Educação. Secretaria da Educação Básica. Parâmetros Curriculares Nacionais: Ensino Médio. Parte III: Ciências da Natureza, Matemática e suas tecnologias. 2000. Disponível em: <http://portal.mec.gov.br/seb/arquivos/pdf/ciencian.pdf>. Acesso em: 16 set. 2013. ______. Orientações Curriculares para o Ensino Médio: Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias. Brasília, v. 2, 2006. Disponível em: <http://portal.mec.gov.br/seb/ arquivos/pdf/book_volume_02_internet.pdf>. Acesso em: 16 set. 2013. UNIVERSIDADE DE LISBOA. Papiro de Rhind. Disponível em: <http://www.educ.fc.ul.pt/ docentes/opombo/seminario/rhind/inicio.htm>. Acesso em: 16 set. 2013a. ______. Resumo da biografia de Gauss. Disponível em: <http://www.educ.fc.ul.pt/ docentes/opombo/seminario/gauss/gauss.htm>. Acesso em: 16 set. 2013b. MATEMÁTICA. História, conceitos, e aplicações sobre PA e PG. Disponível em: <http:// matematica-online-clc.blogspot.com.br/2009/05/historia-conceitos-e-aplicacoes-sobre. html>. Acesso em: 16 set. 2013. PORTAL DO PROFESSOR. A origem do jogo de xadrez. Disponível em: <http:// portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=1578>. Acesso em: 19 set. 2013. SÃO PAULO. Secretaria da Educação do Estado. Proposta Curricular do estado de São Paulo. Matemática – Ensino Fundamental ciclo II e Ensino Médio. São Paulo: SEE, 2008. Disponível em: <www.rededosaber.sp.gov.br/portais/Portals/18/arquivos/Prop_MAT_ COMP_red_md_20_03.pdf>. Acesso em: 20 dez. 2012. SILVA, P. R.; ZAMBONI, R. R.; MARQUES, A. F. Evolução de Charles Darwin. Disponível em: <http://www.coladaweb.com/biologia/evolucao/evolucao-de-charles-darwin>. Acesso em: 16 set. 2013. SÓ BIOLOGIA. Ideias e pessoas que influenciaram Darwin. Disponível em: <http://www. sobiologia.com.br/conteudos/Evolucao/evolucao16.php>. Acesso em: 16 set. 2013. 13. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS DANTE, L. R. Matemática. Volume Único. São Paulo: Ática, 2011. RIBEIRO, J. Matemática: ciência, linguagem e tecno logia, 1: Ensino Médio. 1. ed. São Paulo: Scipione, 2010.
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