sexta-feira, 31 de julho de 2009

ELEMENTOS DE EUCLIDES


Euclides viveu por volta de 300 a.C., isto considerando sua existência é claro, já que alguns historiadores dizem o contrário e atribuem suas obras a outros autores da época. Neste texto você encontra um pouco sobre a vida e obra de Euclides.
Na cidade de Alexandria, construída por Alexandre ao conquistar o Egito, no delta do Nilo estava o centro das atividades literárias e científicas, o Museu. Neste espaço do saber encontrava-se a grande biblioteca de Alexandria e foi neste contexto que Euclides organizou e liderou um grupo de matemáticos que realizaram estudos importantíssimos para a história da ciência.

Os Elementos é a principal obra de Euclides, a mais famosa da matemática e a que mais teve edições depois da Bíblia. Nos treze livros que constituem os Elementos, Euclides trata de tópicos de Geometria, Teoria dos Números e Álgebra.

Os elementos de Euclides contém 465 proposições nos trezes livros que estão organizados da seguinte maneira:

Livro I: Definições, postulados, axiomas, triângulos, construções, congruência, paralelismo, teorema de Pitágoras.

Livro II: transformações de áreas, razão áurea.

Livro III: Circunferências, cordas, secantes, tangentes e medidas de ângulos.

Livro IV: Polígonos Inscritos e Circunscritos.

Livro V: estudo geométrico das proporções.

Livro VI: Semelhança de polígonos.

Livro VII a IX: Aritmética (teoria dos números).

Livro X: comprimentos de segmentos de reta incomensuráveis com um segmento de reta dado (irracionais).

Livro XI a XIII: Geometria espacial.
Os treze livros

* Os livros I-IV tratam de geometria plana elementar. Partindo das mais elementares propriedades de retas e ângulos conduzem à congruência de triângulos, à igualdade de áreas, ao teorema de Pitágoras (livro I, proposição 47) e ao seu recíproco (livro I, proposição 48), à construção de um quadrado de área igual à de um retângulo dado, à seção de ouro, ao círculo e aos polígonos regulares. O teorema de Pitágoras e a seção de ouro são introduzidos como propriedades de áreas.

Como a maioria dos treze livros, o livro I começa com uma lista de Definições (23, ao todo) sem qualquer comentário como, por exemplo, as de ponto, reta, círculo, triângulo, ângulo, paralelismo e perpendicularidade de retas tais como:

*

"um ponto é o que não tem parte",
*

"uma reta é um comprimento sem largura"
*

"uma superfície é o que tem apenas comprimento e largura".

A seguir às definições, aparecem os Postulados e as Noções Comuns ou Axiomas, por esta ordem. Os Postulados são proposições geométricas específicas. "Postular" significa "pedir para aceitar". Assim, Euclides pede ao leitor para aceitar as cinco proposições geométricas que formula nos Postulados:
1. Dados dois pontos, há um segmento de reta que os une;
2. Um segmento de reta pode ser prolongado indefinidamente para construir uma reta;
3. Dados um ponto qualquer e uma distância qualquer pode-se construir um círculo de centro naquele ponto e com raio igual à distância dada;
4. Todos os ângulos retos são iguais;
5. Se uma linha reta cortar duas outras retas de modo que a soma dos dois ângulos internos de um mesmo lado seja menor do que dois retos, então essas duas retas, quando suficientemente prolongadas, cruzam-se do mesmo lado em que estão esses dois ângulos
(É este o célebre 5º Postulado de Euclides)

Assim, três conceitos fundamentais - o de ponto, o de reta e o de círculo - e cinco postulados a eles referentes, servem de base para toda a geometria euclidiana.

* O livro V apresenta a teoria das proporções de Eudoxo (408 a. C. - 355 a. C.) na sua forma puramente geométrica e

* O livro VI aplica-a à semelhança de figuras planas. Aqui voltamos ao teorema de Pitágoras e à seção de ouro (livro VI, proposições 31 e 30), mas agora como teoremas respeitados a razões de grandezas. É de particular interesse o teorema (livro VI, proposição 27) que contém o primeiro problema de máxima que chegou até nós, com a prova de que o quadrado é, de todos os retângulos de um dado perímetro, o que tem área máxima.

* Os livros VII-IX são dedicados à teoria dos números tais como a divisibilidade de inteiros, a adição de séries geométricas, algumas propriedades dos números primos e a prova da irracionalidade do número
.
Aí encontramos tanto o «algoritmo de Euclides», para achar o máximo divisor comum entre dois números, como o «teorema de Euclides», segundo o qual existe uma infinidade de números primos (livro IX, proposição 20).

* O livro X, o mais extenso de todos e muitas vezes considerado o mais difícil, contém a classificação geométrica de irracionais quadráticos e as suas raízes quadráticas.

* Os livros XI-XIII ocupam-se com a geometria sólida e conduzem, pela via dos ângulos sólidos, aos volumes dos paralelepípedos, do prisma e da pirâmide, à esfera e àquilo que parece ter sido considerado o clímax - a discussão dos cinco poliedros regulares («platônicos») e a prova de que existem somente estes cinco poliedros regulares.

Euclides foi um dos primeiros a utilizar o método axiomático, e desta maneira, produziu um sistema lógico que serviu de exemplo para muitos na construção do conhecimento científico. O método axiomático é uma técnica de apresentação e construção de uma teoria que foi desenvolvida por Aristóteles.

terça-feira, 28 de julho de 2009

FUNÇÃO DO 1° GRAU

Vamos iniciar o estudo da função do 1º grau, lembrando o que é uma correspondência:
Correspondência: é qualquer conjunto de pares ordenados onde o primeiro elemento pertence ao primeiro conjunto dado e o segundo elemento pertence ao segundo conjunto dado.
Assim: Dado os conjuntos A={1,2,3} e B={1,2,3,4,5,6} consideremos a correspondência de A em B, de tal modo que cada elemento do conjunto A se associa no conjunto B com o seu sucessor. Assim ; ; . A correspondência por pares ordenados seria:

Noções de função:
Considere os diagramas abaixo:


Analisando os diagramas acima:
O diagrama 1 não satisfaz a condição (1); os diagramas 3, 4 e 5 não satisfazem a condição (2).
Logo, somente o diagrama 2 representa uma função.
Domínio, Contradomínio e Imagem
Observe o diagrama a seguir:

Chamemos esta função de f, logo o conjunto de pares ordenados serão:
f={(1,2),(2,3),(3,4)}
O conjunto X={1,2,3} denomina-se domínio da função f.
D(F)=X
O conjunto Y={1,2,3,4,5} denomina-se contradomínio da função f.
C(F)=Y
Dizemos que 2 é a imagem de 1 pela função f.
f(1)=2
Ainda, f(2)=3 e f(3)=4.
Logo o conjunto das imagens de f e dado por:
Im(f)={2,3,4}
Determinação de função:
Observe:
1) Associe cada elemento de X com o seu consecutivo:

2) Associe cada elemento de X com a sua capital.


3) Determine o conjunto imagem de cada função:
a) D(f) = {1,2,3}
y = f(x) = x + 1
[Solução] f(1) = 1+1 = 2
f(2) = 2+1 = 3
f(3) =3+1 = 4
Logo: Im(f)={2,3,4}
b) D(f) = {1,3,5}
y = f(x) = x²
[Solução] f(1) = 1² = 1
f(3) = 3² = 9
f(5) = 5² = 25
Logo: Im(f)={1,9,25}
Plano cartesiano


Consideremos dois eixos x e y perpendiculares em 0, os quais determinam o plano A.
Dado um plano P qualquer, pertencente ao plano A, conduzamos por ele duas retas:
x // x' e y // y'
Denominemos P1 a interseção de x com y' e P2 a interseção de y com x'
Nessas condições, definimos:
- Abscissa de P é um número real representado por P1
- Ordenada de P é um número real representado por P2
- A coordenada de P são números reais x' e y' , geralmente indicados na forma de par ordenado ( x' , y' )
- O eixo das abscissas é o eixo x
- O eixo das ordenadas é o eixo y
- A origem do sistema é o ponto 0
- Plano cartesiano é o plano A.
________________________________________

Depois desta revisão, vamos finalmente ver a Função do 1º grau!
Exemplo:
Numa loja, o salário fixo mensal de um vendedor é 500 reais. Além disso, ele recebe de comissão 50 reais por produto vendido.
a) Escreva uma equação que expresse o ganho mensal y desse vendedor, em função do número x de produto vendido.
[Sol] y=salário fixo + comissão
y=500 + 50x
b) Quanto ele ganhará no final do mês se vendeu 4 produtos?
[Solução] y=500+50x , onde x=4
y=500+50.4 = 500+200 = 700
c) Quantos produtos ele vendeu se no final do mês recebeu 1000 reais?
[Solução] y=500+50x , onde y=1000
1000=500+50x » 50x=1000-500 » 50x=500 » x=10
A relação assim definida por uma equação do 1º grau é denominada função do 1º grau, sendo dada por:

y=f(x)=ax+b com , e

Gráfico da função do 1º grau:

O gráfico de uma função do 1º grau de R -> R é uma reta.

Exemplo:
1) Construa o gráfico da função determinada por f(x)=x+1:
[Solução] Atribuindo valores reais para x, obtemos seus valores correspondentes para y.


O conjunto dos pares ordenados determinados é f={(-2,-1),(-1,0),(0,1),(1,2),(2,3)}

2) Construa o gráfico da função determinada por f(x)=-x+1.

[Solução] Atribuindo valores reais para x, obtemos seus valores correspondentes para y.



O conjunto dos pares ordenados determinados é f={(-2,3),(-1,2),(0,1),(1,0),(2,-1)}

Gráficos crescente e decrescente respectivamente:

y = x+1 ( a> 0 ) ; onde a = 1


Função crescente

y = -x+1 ( a<0 ); onde a=-1


Função decrescente

Raiz ou zero da função do 1º grau:

Para determinarmos a raiz ou zero de uma função do 1º grau, definida pela equação y=ax+b, como a é diferente de 0, basta obtermos o ponto de intersecção da equação com o eixo x, que terá como coordenada o par ordenado (x,0).


1) Considere a função dada pela equação y=x+1, determine a raiz desta função.
[Sol] Basta determinar o valor de x para termos y=0
x+1=0 » x=-1
Dizemos que -1 é a raiz ou zero da função.

Note que o gráfico da função y=x+1, interceptará (cortará) o eixo x em -1, que é a raiz da função.
2) Determine a raiz da função y=-x+1 e esboce o gráfico.
[Sol] Fazendo y=0, temos:
0 = -x+1 » x = 1
Gráfico:


Note que o gráfico da função y=-x+1, interceptará (cortará) o eixo x em 1, que é a raiz da função.
Sinal de uma função de 1º grau:
Observe os gráficos:

a>0 a<0

Note que para x=-b/a, f(x)=0 (zero da função). Para x>-b/a, f(x) tem o mesmo sinal de a. Para x<-b/a, f(x) tem o sinal contrário ao de a.
Exemplos:
1) Determine o intervalo das seguintes funções para que f(x)>0 e f(x)<0.
a) y=f(x)=x+1
[Solução] x+1>0 » x>-1
Logo, f(x) será maior que 0 quando x>-1
x+1<0 » x<-1
Logo, f(x) será menor que 0 quando x<-1
b) y=f(x)=-x+1
[Solução]* -x+1>0 » -x>-1 » x<1
Logo, f(x) será maior que 0 quando x<1
-x+1<0 » -x<-1 » x>1
Logo, f(x) será menor que 0 quando x>1

(*ao multiplicar por -1, inverte-se o sinal da desigualdade)

sábado, 25 de julho de 2009

PIRAMIDES

O conceito de pirâmide

Consideremos um polígono contido em um plano (por exemplo, o plano horizontal) e um ponto V localizado fora desse plano. Uma Pirâmide é a reunião de todos os segmentos que têm uma extremidade em P e a outra num ponto qualquer do polígono. O ponto V recebe o nome de vértice da pirâmide.



Exemplo: As pirâmides do Egito, eram utilizadas para sepultar faraós, bem como as pirâmides no México e nos Andes, que serviam a finalidades de adoração aos seus deuses. As formas piramidais eram usadas por tribos indígenas e mais recentemente por escoteiros para construir barracas.

Elementos de uma pirâmide

Em uma pirâmide, podemos identificar vários elementos:


1.
Base: A base da pirâmide é a região plana poligonal sobre a qual se apoia a pirâmide.
2.
Vértice: O vértice da pirâmide é o ponto isolado P mais distante da base da pirâmide.
3.
Eixo: Quando a base possui um ponto central, isto é, quando a região poligonal é simétrica ou regular, o eixo da pirâmide é a reta que passa pelo vértice e pelo centro da base.
4.
Altura: Distância do vértice da pirâmide ao plano da base.
5.
Faces laterais: São regiões planas triangulares que passam pelo vértice da pirâmide e por dois vértices consecutivos da base.
6.
Arestas Laterais: São segmentos que têm um extremo no vértice da pirâmide e outro extremo num vértice do polígono situado no plano da base.
7.
Apótema: É a altura de cada face lateral.
8.
Superfície Lateral: É a superfície poliédrica formada por todas as faces laterais.
9.
Aresta da base: É qualquer um dos lados do polígono da base.


Classificação das pirâmides pelo número de lados da base






triangular quadrangular pentagonal hexagonal

base:triângulo base:quadrado base:pentágono base:hexágono

Pirâmide Regular reta
Pirâmide regular reta é aquela que tem uma base poligonal regular e a projeção ortogonal do vértice V sobre o plano da base coincide com o centro da base.


R raio do circulo circunscrito
r raio do círculo inscrito
l aresta da base
ap apótema de uma face lateral
h altura da pirâmide
al aresta lateral

As faces laterais são triângulos isósceles congruentes

Área Lateral de uma pirâmide

Às vezes podemos construir fórmulas para obter as áreas das superfícies que envolvem um determinado sólido. Tal processo é conhecido como a planificação desse sólido. Isto pode ser realizado se tomarmos o sólido de forma que a sua superfície externa seja feita de papelão ou algum outro material.

No caso da pirâmide, a idéia é tomar uma tesoura e cortar (o papelão d)a pirâmide exatamente sobre as arestas, depois reunimos as regiões obtidas num plano que pode ser o plano de uma mesa.

As regiões planas obtidas são congruentes às faces laterais e também à base da pirâmide.

Se considerarmos uma pirâmide regular cuja base tem n lados e indicarmos por A(face) a área de uma face lateral da pirâmide, então a soma das áreas das faces laterais recebe o nome de área lateral da pirâmide e pode ser obtida por:

A(lateral) = n A(face)

Exemplo: Seja a pirâmide quadrangular regular que está planificada na figura acima, cuja aresta da base mede 6cm e cujo apótema mede 4cm.

Como A(lateral)=n.A(face) e como a pirâmide é quadrangular temos n=4 triângulos isósceles, a área da face lateral é igual à área de um dos triângulos, assim:
A(face) = b h/2 = 6.4/2 = 12
A(lateral) = 4.12 = 48 cm²


Exemplo: A aresta da base de uma pirâmide hexagonal regular mede 8 cm e a altura 10 cm. Calcular a área lateral.
Tomaremos a aresta com a=8 cm e a altura com h=10 cm. Primeiro vamos calcular a medida do apótema da face lateral da pirâmide hexagonal. Calcularemos o raio r da base.
Como a base é um hexágono regular temos que r=(a/2)R[3], assim r=8R[3]/2=4R[3] e pela relação de Pitágoras, segue que (ap)²=r²+h², logo:

(ap)²= (4R[3])²+10² = 48+100 = 148 = 4·37 = 2R[37]

A área da face e a área lateral, são dadas por:

A(face) = 8.2[37]/2 = 8.R[37]
A(lateral) = n.A(face) = 6.8.R[37] = 48.R[37]

Área total de uma Pirâmide

A área total de uma pirâmide é a soma da área da base com a área lateral, isto é:

A(total) = A(lateral) + A(base)

Exemplo: As faces laterais de uma pirâmide quadrangular regular formam ângulos de 60 graus com a base e têm as arestas da base medindo 18 cm. Qual é a área total?

Já vimos que A(lateral)=n.A(face) e como cos(60º)=(lado/2)/a, então 1/2=9/a donde segue que a=18, assim:

A(face) = b.h/2 = (18.18)/2 = 162
A(lateral) = 4.162 = 648
A(base) = 18² = 324
A(total) = A(lateral) + A(base) = 648+324 = 970

ORAÇÃO AOS ESTUDANTES QUE VÃO PRESTAR O VESTIBULAR

Obrigado, meu Deus, pela oportunidade que me deste de seguir em frente à busca do conhecimento e da profissionalização. Estou a caminho do vestibular, juntamente com outros estudantes, que também sonham com uma nova opção de vida.
Inspira-me, ó Deus para que eu saiba responder com sabedoria e
calma as questões que me forem propostas.
Peço-te que ajudes todos os vestibulandos e os abençoe.
Renova a esperança de todos que ainda não conseguiram ingressar na universidade,
para que não desistam da luta.
Obrigado, Jesus e faze-me ver o quanto posso ser útil à humanidade,
aprimorando os meus conhecimentos.
Amém.

segunda-feira, 20 de julho de 2009

P R I S M A S

Definição e Elementos

Prisma é um poliedro convexo tal que duas faces são polígonos congruentes situados em planos paralelos e as demais faces são paralelogramos.





Nomenclatura e Classificação

Os prismas recebem nomes de acordo com os polígonos das bases.

Assim,

• um prisma é triangular quando suas bases são triângulos;

• um prisma é quadrangular quando suas bases são quadriláteros;

• um prisma é pentagonal quando suas bases são pentagonais;

• um prisma é hexagonal quando suas bases são hexagonais.


Quando as arestas laterais de um prisma forem perpendiculares aos planos das bases, o prisma é chamado de reto; caso contrário, de oblíquo.

Os prismas retos cujas bases são polígonos regulares são chamados de prismas regulares.

Exemplos

Prismas regulares


Cubo

Definição e Elementos
Cubo é um prisma em que todas as faces são quadradas. O cubo é um prisma quadrangular regular cuja altura é igual à medida da aresta da base.
O cubo da figura tem arestas de medida l então,
• as diagonais de suas faces medem l
, pois são diagonais de quadrados de lados com medidas iguais a l.


• as diagonais do cubo medem l Raiz cúbica , pois:




Assim:
Área Total
A área de um quadrado de lado l é l 2, então a área A da superfície de um cubo de aresta l é:


Paralelepípedos
Definição
Chamamos de paralelepípedo o prisma cujas bases são paralelogramos; dessa forma, todas as faces de um paralelepípedo são paralelogramos.

Exemplos



Paralelepípedo Reto Retângulo


Diagonais de um
paralelepípedo retângulo

No paralelepípedo da figura com dimensões a, b e c, sejam d1 e d, as diagonais da face ABCD e do paralelepípedo, respectivamente.






No triângulo ABC, temos:

AC2 = AB2 + BC2
ou então,



No triângulo ACG, temos:
AG2 = AC2 + CG2

ou então,
Como
, temos:
d2 = a2 + c2 + b2 ou



Área total (AT) de um
paralelepípedo retângulo

Sendo a, b e c as dimensões de um paralelepípedo retângulo, as áreas de cada par de faces opostas são: ab, ac e bc.
Assim,
Ou







Volume (V) de um paralelepípedo retângulo

Sendo a, b e c as dimensões do paralelepípedo retângulo, temos:

Área e Volume de Prismas
Regulares
Sabemos que um prisma é chamado de regular quando é reto e tem base regular.

Vamos calcular a área e o volume dos principais prismas regulares:

Prisma Triangular Regular
Consideremos um prisma triangular regular com aresta da base a e altura h.

Área da base (B)
Área lateral (AL)
AL = 3 • A face lateral
AL = 3 • (ah)= 3 ah
Área total (AT)
AT = AL + 2B








Volume (V)

V = S . h


V = B • h

Prisma Hexagonal Regular
Consideremos um prisma hexagonal regular com aresta da base a e altura h.

Área da Base (B)




Área da base (B)



Área lateral (AL)


AL = 6 • Aface lateral

AL = 6 (ah) = 6 ah

Área total (AT)

AT = AL + 2B




Volume (V)

V = B • h



Exercícios resolvidos:
(VUNESP – 07) Calcular o volume de um paralelepípedo retângulo, sabendo que suas dimensões são proporcionais a 9, 12 e 20, e que a diagonal mede 100 m.



Resolução

d2 = a2 + b2 + c2

1002 = (20k)2 + (12k)2 + (9k)2

1002 = 625k2

Assim, 25k = 100 k = 4

Então, a = 20 • 4 = 80 m

b = 12 • 4 = 48 m

c = 9 • 4 = 36 m

V = a • b • c = 80 • 48 • 36



(Fuvest-SP) Dois blocos de alumínio, em forma de cubo, com arestas medindo 10 cm e 6 cm, são levados juntos à fusão e em seguida o alumínio líquido é moldado como um paralelepípedo reto de arestas 8 cm, 8 cm e x cm. O valor de x é:
a) 16 m d) 19 m
b) 17 m e) 20 m
c) 18 m

Resposta: D

Pelo enunciado, o volume do paralelepípedo é igual à soma dos volumes dos cubos.
Assim,

8 • 8 • x = 63 + 103

64 x = 216 + 1 000

64 x = 1 216 x = 19
(Mackenzie-SP) Um prisma regular triangular tem todas as arestas congruentes e 48 m2 de área lateral. Seu volume vale

a) 16 m3
b) 32 m3
c) 64 m3
d)


Resolução



(Mackenzie-SP 2000) Se a soma dos ângulos internos de todas as faces de um prisma é 6 480°, então o número de lados da base do prisma é

a) 8 d) 12
b) 9 e) 15
c) 10



Resolução

Sendo n o número de lados da base do prisma, então este possui n faces laterais quadrangulares e duas faces que são polígonos de n lados. Portanto, a soma dos ângulos internos de todas as sua faces é
n • 360° + 2 • (n – 2) • 180°

Conseqüentemente,
n • 360° + 2 • (n – 2) • 180° = 6 480° n = 10

Resposta: C