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domingo, 14 de agosto de 2016

Simulações gratuitas em ciências e matemática: conheça o PhET


Está em busca de experiências enriquecedoras para melhorar o seu aprendizado em ciências e matemática? Que tal baixar simulações interativas e gratuitas que podem ser testadas em seu computador e contribuir para o seu aprendizado? Então é hora de conhecer o PhET.

Página inicial do PhET.
O PhET é um site conta com mais de 100 simulações em física, química, ciências da terra, biologia e matemática. Um dos principais objetivos desse projeto é proporcionar aos alunos um ambiente de exploração, de forma que possam se envolver com o conteúdo científico.

Ficou curioso? É só acessar o link abaixo para conhecer um monte de simulações interessantes sobre os mais variados fenômenos:


Fonte: 

segunda-feira, 16 de maio de 2016

Reprodução das bactérias: uma forma de aplicação das funções exponenciais


Imagem: Link

A reprodução das bactérias é um fenômeno biológico que pode ser representado matematicamente por uma lei exponencial. Podemos expressar uma função adequada para prever o número de bactérias num determinado instante t. Seja N0 a população inicial de bactérias. Após um instante t, a quantidade será: 

N(t) = N. Kt

onde K é uma constante que dependerá de fatores como o tipo de bactéria e das condições do meio onde elas se encontram. Acompanhe o exemplo:

Se numa determinada cultura existem 1000 bactérias e a cada hora a quantidade dobra, o valor de K será:

2000 = 1000 . K1
K = 2

A função que expressa o número de bactérias com base no tempo terá a seguinte forma:

N(t) = 1000 . 2t

Se quisermos saber o número de bactérias depois de 5 horas (t = 5):

N(5) = 1000 . 25 = 32000

Hipoteticamente, se as bactérias pudessem se multiplicar sem nenhum fator de controle, o gráfico seria dado por uma curva exponencial do seguinte tipo:

Referência: 

FILHO, B. B.; DA SILVA, C. X.  Matemática aula por aula: volume único: ensino médio. São Paulo: FTD, 2000.

sábado, 29 de agosto de 2015

Linha do tempo da matemática - Parte III (A Europa respira matemática)

Foi com o início do Renascimento, entre fins do século XIV, que as ciências voltaram a florescer na Europa. Com o fim da Idade Média, importantes estudos foram desenvolvidos e importantes trabalhos começaram a ser publicados e divulgados. Descartes, Fermat, Newton, Leibniz, os Bernoulli, Euler, Gauss e Riemann foram alguns dos matemáticos mais proeminentes dos últimos 400 anos.

René Descartes (1596 - 1650): a geometria analítica


Imagem: http://www.universidadefalada.com.br/
discurso-do-metodo-mp3.html
Filósofo e matemático francês, escreveu em seu livro La Geometrie (A Geometria) um método que permitia a localização de pontos em um plano, de forma extremamente simples:  bastava que fossem determinadas as distâncias do ponto a dois eixos perpendiculares tomados como sistema de referência. Com essa nova forma de descrever a localização de pontos no espaço, Descartes deu um enorme salto na matemática: a geometria podia agora ser reescrita para a linguagem da álgebra e vice-versa. Surgia assim a Geometria Analítica.


Isaac Newton (1643 - 1727): das séries infinitas ao cálculo infinitesimal


Imagem: http://formacaosolidaria.org.br/2015/07/08/
cinco-fatos-estranhos-sobre-isaac-newton/
Considerado como alguns como o pai da física, é também considerado por outros como o pai do cálculo. O fato é que o cálculo para Newton surgiu tendo um papel de coadjuvante, onde a física era a grande protagonista. Foi da necessidade de estudar a dinâmica dos corpos que Newton teve de reinventar a matemática de então, pois esta, oriunda da matemática dos gregos, só conseguia explicar aquilo que era estático. Durante a grande peste de 1665, Newton, aos 22 anos, voltou para a fazenda de sua família onde viveu por dois anos. Nesse período descobriu a lei da gravidade, inventou o cálculo e desenvolveu seu estudo sobre as cores. Dentre as suas contribuições para a matemática podemos citar, além do cálculo, o teorema binomial e seu estudo sobre séries infinitas. Mais tarde, Newton desenvolveu uma disputa com Leibniz a respeito da autoria do descobrimento do cálculo.


Leibniz (1646 - 1716): uma nova notação para o cálculo


Imagem: http://www.glogster.com/
janeisha/leibniz-s-life-accomplishments/
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Matemático, filósofo e diplomata alemão de grande renome, Leibniz viajava pela Europa a trabalho e fazia muitas anotações por onde passava. Acredita-se que foi esse contato de Leibniz com diferentes estudos por toda a Europa que o levou a desenvolver o cálculo na mesma época de Newton. O fato é que as anotações de Leibniz eram bastante organizadas e claras, ao passo que as de Newton eram mais bagunçadas. Isso tornou o trabalho de Leibniz bastante popular entre os acadêmicos. Foi ele o responsável por desenvolver uma nova simbologia para o cálculo: o famoso símbolo da integral que usamos hoje, por exemplo, foi invenção de Leibniz.


Os Bernoullis: colocando a nova matemática em prática 


Imagem: http://biografia.ahistoria.com.br/familia-bernoulli/
Quando se fala no nome Bernoulli, não nos referimos apenas a um matemático, mas a uma família inteira com habilidades para os números, que vivia na Basileia (Suíça). Os primeiros que se destacaram na matemática foram os irmãos Jacob (1654 - 1705) e Johan (1667 - 1748). Vários foram os trabalhos desses matemáticos, incluindo seus estudos sobre probabilidades e parábolas semi-cúbicas, lemniscatas e catenárias. Foi o filho de Johan, Daniel Bernoulli, o responsável por formular o Teorema de Bernoulli, importante equação utilizada em mecânica dos fluidos.


Leonhard Euler (1707 - 1783): simbologia para os números irracionais


Imagem: http://motls.blogspot.com.br/
2012/07/euler-characteristic.html
Famoso matemático suíço que viveu em São Petersburgo (Rússia) durante parte de sua vida. É considerado o escritor matemático mais produtivo de todos os tempos. Entre seus trabalhos mais brilhantes, Euler demonstrou a relação entre o cálculo diferencial de Leibniz e o método da tangente de Newton. Além disso, desenvolveu um método de resolução de equações diferenciais com a utilização do fator integrante e foi também o responsável por introduzir importantes notações matemáticas que usamos até hoje: o símbolo f(x) para uma função, a base do logaritmo natural (e), a raiz quadrada de -1 (i), o símbolo da somatória () e a notação para derivadas de ordens elevadas (dny). Foi ele também o responsável por descobrir a relação entre o número de vértices, faces e arestas de poliedros (V + F - A = 2).


Carl Gauss (1777 - 1855): do teorema fundamental da álgebra à curva de sinos

Imagem: http://www.t-bag.org/
Tableaux/tableaux.html
Matemático alemão de grande renome. Foi o responsável por formular o Teorema Fundamental da Álgebra, demonstrando que toda equação polinomial f(x) = 0 tem pelo menos uma raiz real ou imaginária. Deve-se ainda a Gauss a representação gráfica de números complexos, pensando na parte real e imaginária como coordenadas num plano. Foi ele também quem inventou, aos 18 anos, o método dos quadrados mínimos para ajuste de curvas. Na área da estatística, Gauss definiu a lei de distribuição normal de erros criando a famosa curva em formato de sino, a qual é usada até hoje.


Apenas para concluir, confira abaixo uma lista com outros nomes de matemáticos importantes, os quais não poderiam deixar de ser mencionados:

  • Fermat (1601- 1665);
  • Poisson (1781 - 1840);
  • Laplace (1749 - 1827);
  • Fourier (1768 - 1830);
  • Cauchy (1789 - 1857);
  • Lagrange (1746 - 1813);
  • Riemann (1826 - 1866).

A matemática, tal como a conhecemos hoje, sofreu importantes transformações ao longo de toda a evolução humana. Desde os tempos das sociedades mesopotâmicas até hoje, a matemática segue em constante desenvolvimento. Os que pensam que a matemática hoje em dia está completa e finalizada estão muito enganados... Em 1900, durante um congresso em Paris, um importante matemático chamado Hilbert propôs uma lista com 23 problemas da matemática (os famosos problemas de Hilbert) que deveriam ser solucionados até o final do século XX. Desses, apenas 14 foram resolvidos completamente. Alguns foram solucionados, mas parcialmente... Ainda existem muitos problemas abertos e, talvez, seja isso o que torna essa disciplina tão desafiadora ainda nos dias atuais.


Referências




domingo, 23 de agosto de 2015

Linha do tempo da matemática - Parte II (O mundo árabe e os números)

A contribuição dos árabes para a nossa matemática é fato inegável. Durante a Idade Média, a ciência na Europa entrou num processo estacionário. Os últimos que demonstraram ter uma certa admiração pela matemática, estudando-a na geometria e desenvolvendo teoremas e axiomas, foram os gregos. Embora os romanos a usassem posteriormente, esta era tratada apenas como mera ferramenta prática.

Casa da Sabedoria, em Bagdá.
Imagem: https://bibliotecaucs.wordpress.com/2013/07/10/
bibliotecas-que-mudaram-o-mundo-casa-da-sabedoria-em-bagda/

Foi durante o desenvolvimento do Império Árabe e de sua expansão desde a Índia ao Marrocos e Península Ibérica, durante os séculos VII e VIII, que conhecimentos matemáticos foram trazidos do Oriente. Existia em Bagdá, no Iraque, uma importante biblioteca e centro de traduções conhecida como Casa da Sabedoria. Os estudos feitos nesta Casa eram desenvolvidos e baseados em conhecimento de outros povos, como os gregos, indianos e persas. Foram os árabes que levaram para a Europa importantes nomes das Ciência Antiga, como Aristóteles e Pitágoras.

Entre os matemáticos árabes mais importantes não se pode deixar de citar Al-Khwarizmi. Seu nome deu origem ao termo "algarismo" que conhecemos hoje. Al-Khwarizmi foi um dos primeiros matemáticos a trabalhar na Casa de Sabedoria e desenvolveu estudos importantes sobre o sistema de numeração hindu e álgebra. Conta-se que Al-Khwarizmi, percebendo a simplicidade dos números indianos para os cálculos, propôs que estes passassem a ser adotados pelos árabes a fim de tornar mais rápidas as operações matemáticas. Sua sugestão foi aceita de boa vontade por grande parte dos outros estudiosos.

Al-Khwarizmi.
Imagem: http://www.yesiknowthat.com/muhammad
-ibn-musa-al-khwarizmi/

Al-Khwarizmi também escreveu um tratado sobre álgebra denominado Hisab al-jabr w'al-muqabala, que significa Cálculo por restauração e redução. O termo al-jabr deu origem à palavra álgebra que vemos hoje nos livros.

Quando a Europa passou a fazer contato com o povo árabe, por meio do comércio através de cidades mediterrâneas da Itália, o conhecimento islâmico sobre os números foi, aos poucos, sendo difundido para o interior do continente. Em 1202, o matemático italiano Fibonacci, nascido em Pisa, escreveu um livro chamado Liber Abaci (Livro do Cálculo) no qual expunha o funcionamento da numeração árabe e o zero. Tal livro também destacava o problema da reprodução de casais de coelho. Os números encontrados nesse problema, mais tarde, viriam a compor o que se conhece hoje como sequência de Fibonacci.

Fibonacci.
Imagem: http://www.gil.com.br/#!Grandes-nomes-da-ciência-Fibonacci-
e-a-proporção-áurea/cxpx/550ac02a0cf292acc4b4eff5

Referências 

segunda-feira, 10 de agosto de 2015

Fique por dentro: a diferença entre aritmética, álgebra e geometria



Conceitos e etimologia de algumas palavras

Antes de começar a relatar a história da matemática é importante citar a diferença entre aritmética, álgebra e geometria, buscando saber a etimologia destas palavras:

- Aritmética: lida com os números em sua forma pura e estuda as operações matemáticas (soma, subtração, divisão, multiplicação, potenciação, radiciação, etc.). A palavra vem do grego "arithmós", que quer dizer "número".

- Álgebra: lida com letras, símbolos e números, tratando das equações, polinômios e estruturas algébricas. Pode ainda se dividir em diversos grupos, dentre os quais podemos destacar: a álgebra elementar (comum do ensino fundamental e médio) e a álgebra linear (comum no ensino superior). Esta última surgiu do estudo das equações lineares, incluindo as equações diferenciais. A palavra "álgebra" vem do árabe "Al-jabr", que quer dizer "reunião de partes quebradas".

- Geometria: é o ramo da matemática que trata do estudo das figuras e do espaço. Entre as diversas subdivisões destacam-se a geometria euclidiana e a geometria analítica. Enquanto a primeira trata da geometria clássica em duas e três dimensões, a segunda descreve formas geométricas por meio de coordenadas no espaço. A palavra "geometria" veio da junção de duas palavras em grego: "geo", que significa terra, e "metria", que significa "medida".

Fontes consultadas: