CONFERÊNCIA CURIOSIDADES MATEMÁTICAS Dia 2 de maio de 2012 SALA D2 1ªSESSÃO: 9h00 2ªSESSÃO: 10h30 Professora Cristina Cândido alunos do 7º1 1 “A matemática é uma disciplina maravilhosa, louca, cheia de imaginação, fantasia e criatividade que não está limitada pela miudeza dos pormenores do mundo físico, mas apenas pela força da nossa luz interior” Gregory Chaitin, “Less Proof, More Truth” New Scientist, 28 de julho de 2007 Professora Cristina Cândido 2 O NÚMERO DE OURO Professora Cristina Cândido/ Filipa Alves 3 O número de ouro O número de ouro é um número infinito (que não tem fim) e tem o valor de 1,618033989… O número de ouro é uma proporção que está em toda a Natureza. Fórmula para calcular o número de ouro 4 Filipa Alves Número de ouro/Retângulo de ouro • O número de ouro aparece relacionando as dimensões de um retângulo especial, que por esse facto se designa por retângulo de ouro. Filipa Alves 5 Número de ouro/Retângulo de ouro 1. 2. 3. 4. 5. 6. Desenha-se um quadrado e divide-se ao meio. Desenha-se o prolongamento do lado maior do retângulo. Num dos retângulos obtidos traça-se a diagonal. Com o compasso, traça-se um arco de circunferência, cujo raio é a diagonal do retângulo, até à base prolongada. Pelo ponto de intersecção do arco com o segmento da base traça-se um segmento perpendicular à base. Prolonga-se o lado superior do quadrado até se encontrar este último segmento para formar o retângulo. Professora Cristina Cândido 6 Número de ouro/Retângulo de ouro 2 1 x 1 2 1 x2 1 4 5 x2 4 5 5 x 4 2 2 2 x 5 2 1 1 2 5 2 comprimento 1 5 1 5 1,618033989... l arg ura 2 2 2 Professora Cristina Cândido 7 Número de Ouro/Retângulo de ouro Observa a construção do retângulo ouro passo a passo Professora Cristina Cândido 8 Atividade 1: QUAIS OS RETÂNGULOS TE PARECEM MAIS AGRADÁVEIS À VISTA? C B A D E F G H L J I São retângulos de ouro: A, D, E, F, J e L Filipa Alves 9 O número de ouro - história *A história do número de ouro perde-se no passado. Ninguém sabe ao certo quando apareceu o número pela 1ª vez. *No Egipto, as pirâmides de Gizé foram construídas tendo em conta uma proporção, que relaciona a altura de uma face com metade do lado da base da pirâmide. Num papiro encontrado, os Egípcios referem-se a esta proporção como a “razão sagrada”, que se pensa ser o número de ouro. Filipa Alves 10 O número de ouro – pirâmides de Gisé Pirâmides de Gizé O quociente da altura de uma face da pirâmide pela metade do lado da base é aproximadamente 1,618. Filipa Alves 11 Atividade 2: Das seguintes pirâmides qual ou quais te parecem ser mais harmoniosas e equilibradas? Filipa Alves 12 Número de ouro/Retângulo de ouro O retângulo de ouro é uma figura geométrica que marca forte presença no domínio das artes, nomeadamente na arquitetura, na pintura, na natureza e até na publicidade. Este facto não é uma simples coincidência já que muitos testes psicológicos demonstraram que o retângulo de ouro é de todos os retângulos o mais agradável à vista humana. Professora Cristina Cândido 13 Número de ouro na Arquitetura O Parténon é um exemplo de uma das primeiras utilizações do retângulo de ouro na arquitetura. Os gregos da antiguidade conheciam a proporção de ouro, como obtêla, como conseguir uma aproximação conveniente e como a utilizar na construção do retângulo de ouro. Não foi por acaso que o número de ouro foi designado por (fi), segundo o nome de Fídias, famoso escultor grego. Professora Cristina Cândido 14 Número de ouro na Arquitetura Professora Cristina Cândido 15 Número de ouro na Pintura Mona Lisa, Leonardo da Vinci No quadro Mona Lisa, se construir um retângulo em torno de seu rosto, vê-se que este é um retângulo de ouro. Pode-se também subdividir este retângulo usando a linha dos olhos para traçar uma reta horizontal e tem-se novamente a razão de ouro. Pode-se continuar a explorar esta proporção em várias outras partes do corpo. As próprias dimensões do quadro formam igualmente um retângulo áureo. Professora Cristina Cândido 16 Número de ouro na Natureza Miolo da flor de girassol. As sementes de girassol crescem em espirais opostas. As sementes estão dispostas no centro, curvam para a esquerda como para a direita, sendo a razão entre cada rotação para a seguinte de 1,618. Filipa Alves 17 Número de ouro na Natureza 21 espirais no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio e 34 espirais no sentido dos ponteiros do relógio Filipa Alves 18 Número de ouro na Natureza Se dividirmos o número de abelhas fêmeas pelo número de abelhas machos em qualquer colmeia do mundo, vamos sempre obter um mesmo número: 1,618. Filipa Alves 19 Número de ouro no Corpo Humano Leonardo da Vinci, estudou exaustivamente as proporções do corpo humano. A altura do corpo humano e a medida do umbigo até o chão. A altura do crânio e a medida da mandíbula até o alto da cabeça. A medida da cintura até a cabeça e o tamanho do tórax. A medida do ombro à ponta do dedo e a medida do cotovelo à ponta do dedo. O tamanho dos dedos e a medida da dobra central até a ponta. A medida da dobra central até a ponta dividido e da segunda dobra até a ponta. As medidas do corpo humano, Leonardo da Vinci Professora Cristina Cândido 20 Número de ouro no Corpo Humano Miguel Ângelo, A Criação do Homem "Meçam a distância do ombro às pontas dos dedos, e então dividam-na pela distância do cotovelo às pontas dos dedos. Outra vez PHI. Mais uma? Anca ao chão a dividir por joelho ao chão. PHI. Articulação dos dedos das mãos. Dos pés. Divisões espinais. PHI, PHI, PHI. Meus amigos, cada um de vocês é um tributo ambulante à Proporção Divina.” (trecho retirado do livro O Código Da Vinci) A falange, a falanginha e a falangeta do indicador têm comprimentos que estão na proporção de ouro. Professora Cristina Cândido 21 Número de ouro no Corpo Humano Atividade : 1. Mede o comprimento da falange, da falanginha e da falangeta do indicador de uma das tuas mãos. 2. Calcula as seguintes razões: falange/falanginha falanginha/falangeta 3. Averigua se as razões obtidas se aproximam do número de ouro. Monitores da atividade: Alin Rusu, Ana Diniz, Diogo Monteiro, Sara Gaspar, Fausto Ribeiro , Tiago Pedro, Joana Carvalho, Filipe Silva Outros exemplos O retângulo de ouro está presente nos cartões de crédito, cartões das Finanças, novo modelo de carta de condução, passes dos transportes, pequenos calendários, cartão de cidadão, etc. Certamente todos os novos cartões que aparecerem vão obedecer a esta nova normalização, a regra de ouro. Muitas embalagens têm a configuração do retângulo de ouro, possivelmente com o intuito de apelar ao sentido estético do público. Professora Cristina Cândido 23 Número de ouro no cartão de cidadão Atividade : 1. Mede o comprimento e a largura do teu cartão de cidadão 2. Calcula a seguinte razão: comprimento/largura 3. O que verificas? Monitores da atividade: Alin Rusu, Ana Diniz, Diogo Monteiro, Sara Gaspar, Fausto Ribeiro , Tiago Pedro, Joana Carvalho, Filipe Silva ESPIRAL EQUIANGULAR (Espiral de Fibonacci) O retângulo de ouro gera continuamente outros retângulos de ouro, circunscrevendo, assim a espiral equiangular (Espiral de Fibonacci). É o único tipo de espiral que não altera a sua forma à medida que aumenta o tamanho. Filipa Alves 25 O ENIGMÁTICO NÚMERO DE OURO – Espiral Equiangular Observa a construção do retângulo ouro passo a passo Professora Cristina Cândido 26 ESPIRAL EQUIANGULAR O Nautilus é um molusco que vive no sudoeste do oceano pacífico. O Nautilus é um dos seres vivos que apresenta a razão de ouro no seu desenvolvimento, sendo assim chamado de Espiral de Ouro. Concha do Caramujo Nautilus Professora Cristina Cândido 27 A sequência de Fibonacci 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55,… Beatriz Coutinho/Mariana Sardinha 28 Sequência de Fibonacci Leonardo de Pisa, também conhecido por Fibonacci, em 1202 publicou o livro Liber Abaci (o livro do Ábaco), onde apresentou à Europa a conhecida sequência numérica 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13,… que atualmente se designa por sequência de Fibonacci. À exceção dos dois primeiros números, qualquer número sucessivo da sequência é igual à soma dos dois anteriores. Estes números aparecem num impressionante número de disciplinas matemáticas e na natureza!! Será Deus matemático? Beatriz Coutinho/Mariana Sardinha 29 Sequência de Fibonacci A natureza é matemática A Natureza é matemática! A disposição das sementes de um girassol pode ser entendida recorrendo aos números de Fibonacci. As cabeças de girassol, como as de outras flores, contêm famílias de espirais entrelaçadas de sementes, uma no sentido dos ponteiros do relógio outra no sentido contrário. O número de espirais dessas sementes (34 para a direita, 21 para a esquerda) assim como o número de pétalas das flores, é, muitas vezes, um número de Fibonacci. Beatriz Coutinho/Mariana Sardinha 30 Sequência de Fibonacci A natureza é matemática Os ananases têm para um lado 8 diagonais para o outro 13 diagonais. O mesmo se verifica nas pinhas Beatriz Coutinho/Mariana Sardinha 31 Sequência de Fibonacci A natureza é matemática 1 pétala 3 pétalas 1 pétala 5 pétalas 2 pétalas 8 pétalas 32 Sequência de Fibonacci A natureza é matemática 34 pétalas 21 pétalas Beatriz Coutinho/Mariana Sardinha 13 pétalas 55 pétalas 33 Sequência de Fibonacci A natureza é matemática Nalguns arbustos ou árvores o crescimento dos galhos ao longo dos meses, anos coincide com os números de Fibonacci, tal como se vê na figura seguinte. Beatriz Coutinho/Mariana Sardinha 34 A Natureza nos Números filme Beatriz Coutinho/Mariana Sardinha 35 O número pi Beatriz Coutinho/Mariana Sardinha 36 O número pi Arquimedes de Siracusa Pi, simbolizado pela letra grega , é a relação entre as grandezas do perímetro de uma circunferência e o seu diâmetro, sendo aproximadamente igual a 3,14159. O matemático grego Arquimedes (250 a. C) foi o primeiro a dar-nos um intervalo rigoroso de (uma valor entre 223/71 e 22/7) O número Pi é um número irracional (tem infinitas casas decimais e até agora ainda não foi encontrado nenhum grupo de algarismos em repetição – trata-se por isso de uma dízima infinita não periódica) Beatriz Coutinho/Mariana Sardinha 37 O número pi Atividade 1. Mede o perímetro de um objeto circular 2. Mede o diâmetro desse objeto 2. Determina a razão entre o valor do perímetro e o diâmetro obtidos. O que verificas? Monitores da atividade: Allin Rusu, Ana Diniz, Diogo Monteiro, Sara Gaspar, Fausto Ribeiro , Tiago Pedro 38 Os Números imaginários A matemática é arte e beleza Professora Cristina Cândido 39 Os Números imaginários A matemática é arte e beleza Um número imaginário é aquele cujo quadrado tem um valor negativo! Ao longo de vários séculos, muitos matemáticos declaravam que era impossível um número negativo possuir raiz quadrada embora tivessem indícios de que tal poderia acontecer. Mostravam-se relutantes em “acreditar” em números imaginários, incluindo Descartes, que introduziu o termo imaginário como uma espécie de insulto. A história dos números imaginários começou a florescer no séc. XVI na Europa. O engenheiro italiano Rafael Bombelli , conhecido na sua época pela drenagem de pântanos, é atualmente famoso pela sua obra intitulada Álgebra, publicada em 1572, que introduziu a notação de 1 que seria uma solução válida da equação x 2 1 0. Professora Cristina Cândido 40 Os Números imaginários A matemática é arte e beleza No séc. XVII, Leonhard Euler, introduziu o símbolo 1 i i para 1. Ainda hoje usamos este símbolo. Esta descoberta veio trazer progressos chave na Física moderna que não teriam sido possíveis sem o uso dos imaginários. Os números imaginários desempenham um papel muito importante na produção de magníficas obras de arte fractais. 41 Filme - Fractais Professora Cristina Cândido 42 Sequência dos números granizo A matemática é arte e beleza Imagina caminhar no meio de uma tempestade ofuscante de granizo, arrastado pelas rabanadas e turbilhões do vento. Por vezes, as pedras de granizo atiradas até onde o olhar consegue ver, caem à Terra, esmagando-se no chão como pequenos meteoritos. Este é um problema numérico de granizo que fascinou os matemáticos ao longo de décadas. Sequência de números de granizo: 1º Escolhe um número inteiro qualquer positivo 2º Se o nº for par, divide-o por 2; Se for ímpar, multiplica-o por 3 e adiciona-lhe 1. 3º Com base na tua resposta , repete a regra. Exemplo: A sequência de granizo para 3 é: 3, 3x3+1=10; 5; 3x5+1=16, 8, 4, 2, 1, 4, 2, 1, … Tal como o granizo que cai do céu por força das nuvens da tempestade, esta sequência sobe e desce! Da mesma forma, tal como o granizo cai ao chão, os números de granizo acabam sempre, no inteiro 1. Professora Cristina Cândido 43 Padrão fractal dos números de granizo Professora Cristina Cândido 44 45 TOUCH numa relação com a matemática Jake é capaz de descobrir relações matemáticas, num "mosaico gigante de padrões ... escondido à vista de todos” Filipa Alves 46 Muitos matemáticos morreram tragicamente… * Tales de Mileto – asfixiado pela multidão ao sair de um espetáculo. * Arquimedes – assassinado por um soldado romano. * Eratóstenes – suicidou-se, deixando-se morrer de fome. * Hipátia – lapidada por um grupo de exaltados durante um motim em Alexandria. * Evaristo Galois – morto em duelo. * Pitágoras – assassinado, em Tarento, durante uma revolução. Pedro Pinheiro 47 Uma curiosidade sobre as idades… • Se adicionarmos a idade de alguém aos 2 últimos dígitos do seu ano de nascimento, o resultado vai dar sempre 111 ou 112 !!! (isto não resulta com pessoas nascidas depois de 2000 ou em 2000) Exemplo : 19(40)+ 72= 112 (19)99+12=111 Experimenta com a tua idade… Pedro Pinheiro 48 Multiplicações de 1 a 10 por 9 1- Contam-se os dedos das duas mãos da esquerda para a direita e numerando-os sequencialmente de 1 a 10. 2 - Baixamos o dedo correspondente ao número que queremos multiplicar por 9, e teremos o resultado. Por exemplo: 4x9. Baixamos o dedo correspondente ao numero 4. Repara que ficaram 3 dedos do lado esquerdo e 6 dedos do lado direito do dedo baixado. Agora é só unir o 3 e o 6, ou seja, o resultado é 36. Joana Rebelo 49 A palavra noite e o número 8 • Em diversos idiomas europeus, a palavra "noite" assemelha-se à junção da letra "n" com o número 8. Vejamos alguns exemplos: • Português: noite = n + oito Inglês: night = n + eight Alemão: nacht = n + acht Espanhol: noche = n + ocho Francês: nuit = n + huit Italiano: notte = n + otto Joana Rebelo 50 Confusão de Números 1. Tens 1000, acrescenta-lhe 40. 2. Acrescenta mais 1000. 3. Acrescenta mais 30 e novamente 1000. 4. Acrescenta 20. Acrescenta 1000 e ainda 10. Qual é o total? A resposta certa é 4100 !!!! O teu resultado é 5000 ? Verifica com a calculadora. O que acontece é que a sequência decimal confunde o nosso cérebro, que salta naturalmente para a mais alta casa decimal (centenas em vez de dezenas).” Joana Rebelo 51 Com multiplicações estranhas… • Vê o que acontece se multiplicarmos 37 por múltiplos de 3: • 3 x 37 = 111 6 x 37 = 222 9 x 37 = 333 12 x 37 = 444 15 x 37 = 555 18 x 37 = 666 21 x 37 = 777 24 x 37 = 888 27 x 37 = 999 Curioso… Rita Homem Com o número de telemóvel… • Escreve os 3 primeiros algarismos de teu telefone (não pode ter o indicativo 91, 96, 21 ou 22 ou 26...). • Multiplica por 80. • Soma 1. • Multiplica por 250. • Soma com os 4 últimos algarismos do mesmo telefone. • Soma com os 4 últimos algarismos do mesmo telefone de novo. • Diminui 250. • Divide por 2. • Reconheces o resultado? Fonte: http://pititi.com/curiosidades/matematica.htm Rita Homem/Filipe Silva/Joana Rebelo l Outra forma de calcular Potências Pitágoras descobriu que existe outra forma de calcular potências: através da soma de números ímpares. Ele descobriu que n2 é igual a soma dos n primeiros números naturais ímpares. Exemplo: 22 1 3 4 32 1 3 5 9 4 2 1 3 5 7 16 5 2 1 3 5 7 9 25 6 2 1 3 5 7 9 11 36 7 2 1 3 5 7 9 11 13 49 .... Alice Mendes/Guilherme Soares 54 O número 12345679 Se multiplicarmos o número 12345679 por qualquer múltiplo de 9, entre 9 e 81, iremos obter um produto cujo algarismo que se repete é o próprio multiplicador dividido por 9. 12345679 x 9 = 111.111.111 (9 / 9 = 1) 12345679 x 18 = 222.222.222 (18 / 9 = 2) 12345679 x 27 = 333.333.333 (27 / 9 = 3) 12345679 x 36 = 444.444.444 (36 / 9 = 4) 12345679 x 45 = 555.555.555 (45 / 9 = 5) 12345679 x 54 = 666.666.666 (54 / 9 = 6) 12345679 x 63 = 777.777.777 (63 / 9 = 7) 12345679 x 72 = 888.888.888 (72 / 9 = 8) 12345679 x 81 = 999.999.999 (81 / 9 = 9) Guilherme Soares/Alice Mendes 55 Número Mágico 1089 é conhecido como o número mágico Vamos ver como podemos justificar esta afirmação. Primeiro escolhemos um número qualquer de três algarismos distintos, como 325. Seguidamente, escrevemos esse número invertido, 523. Calculamos a diferença entre o maior e o menor, 523 - 325 = 198. Fazemos a mesma coisa ao resultado da diferença, 891 - 198=693. Finalmente, em vez de subtrairmos adicionamos 693 + 396=1089 E obtemos 1089! Carolina Martins 56 Os caracteres numéricos • Os caracteres numéricos que usamos hoje têm uma origem árabe (provavelmente marroquina) e têm mais de mil anos. Uma explicação engraçada, mas muito pouco provável, é a de que a erosão provocada pelo uso alterou-os ligeiramente, mas a ideia original teria uma explicação curiosa: O "1" tem um ângulo O "2" tem dois ângulos O "3" tem três ângulos O “4" tem quatro ângulo O “5" tem cinco ângulos O “6" tem seis ângulos …. O "0" tem zero ângulos! Prof. Cristina Cândido 57 Número com três algarismos 1. Escolhe um número de três algarismos: Ex: 234 2. Repete esse número à frente do mesmo: 234234 3. Agora divide por 13: 234234 / 13 = 18018 4. Depois divide o resultado por 11: 18018 / 11 = 1638 5. Divide novamente o resultado, só que agora por 7: 1638 / 7 = 234 6. O resultado vai ser igual ao número de três algarismos que escolheu: 234 Maria Carolina Gomes 58 Com capicuas… Um número é capicua quando lido da esquerda para a direita ou da direita para a esquerda representa sempre o mesmo valor, como por exemplo 77, 434, 6446, 82328. Para obter um número capicua a partir de outro, inverte-se a ordem dos algarismos e soma-se com o número dado, um número de vezes até que se encontre um número capicua, como por exemplo: Partindo do número 84: 84+48=132 132+231=363 E 363 é um número capicua! Experimenta agora com tu com outro número! Ana Piedade/Margarida Borges 59 Os números amigos e a magia • O que é um número amigo? • Um número diz-se amigo quando a soma dos divisores de um dá o outro. 220 e 284 são amigos! Os divisores de 220 são : 1, 2, 4, 5, 10, 11, 20, 22, 44, 55 e 110 1 + 2 + 4 + 5 + 10 + 11 + 20 + 22 + 44 + 55 + 110 = 284 Os divisores de 284 são: 1, 2, 4, 71 e 142 1 + 2 + 4 + 71 + 142 = 220 André Francisquinho 60 Os números amigos e a magia • Para os Pitagóricos os números amigos simbolizavam a harmonia mútua, a amizade perfeita e o amor. Estes tinham um papel especial na magia e na astrologia, na construção de horóscopos, na bruxaria, na preparação de poções mágicas e na construção de talismãs. • Por exemplo: A amizade entre os números 220 e 284 é bastante antiga. A “amizade” entre dois números vem da relação existente entre eles e seus divisores. • Na Idade Média esses números foram muito cultuados tanto que até eram vendidos como talismãs. • Durante muito tempo não se conhecia nenhum outro par de números amigos até que, em 1636, Fermat descobriu o par 17.296 e 18.416. • Posteriormente, encontraram-se mais 62 pares de números amigos. André Francisquinho 61 Googol • O termo googol , significa o número 1 seguido de 100 zeros, isto é, o número 10 elevado a 100, foi criado por Milton Sirotta, com nove anos de idade. Sirotta era sobrinho de um matemático americano Edwin Kasner, que popularizou o termo googol após ter pedido ao seu sobrinho para inventar uma palavra para um número muito grande. 10100 =10.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00 0.000.000.000.000.000.000.000.000 • A palavra googol apareceu, pela primeira vez em publicações impressas em 1938. • Usou o googol como base para denominar um número ainda maior: o googolplex, que equivale a "10 elevado a 1 googol". Imagina quantas folhas de papel seriam necessárias para escrever o número googolplex por extenso!!! 10googol ou 1010.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 Professora Cristina Cândido 62 Agradecimentos: Os alunos e a professora Cristina Cândido agradecem: • à professora de Língua Portuguesa, Sofia Pais, a sua colaboração na avaliação das apresentações, quanto à oralidade e comunicação, feitas pelos alunos. • ao pai da aluna Filipa Alves, pelo seu apoio na impressão dos folhetos “ Sequência de Fibonacci” distribuídos pela comunidade educativa. Professora Cristina Cândido 63 Fontes: Pickover, Clifford, O livro da Matemática, De Pitágoras à 57ª dimensão, Librero WONG, Wucius Princípios de Forma e Desenho. São Paulo: Editora Martins Fontes, 2001. 2ª edição. PILLAR, Analice Dutra A Educação do Olhar no Ensino das Artes. Porto Alegre: Editora Mediação, 2001. 2ª edição. PAPPAS, Theoni, Fascínios da Matemática. Editora Replicação, 1989 CRATO, Nuno, A Espiral Dourada. Editora Gradiva, 2006.1ª edição. http://pt.wikipedia.org/ http://www.educ.fc.ul.pt/icm/icm99/icm17/ouro.htm http://www.cienciaviva.com/ http://www.educ.fc.ul.pt/icm/icm99/icm41/problema s.htm http://www.educ.fc.ul.pt/icm/icm99/icm17/ouro.htm Google imagens Youtube filmes Professora Cristina Cândido 64