Educação Infantil, Ensino Fundamental e Ensino Médio Regular, Educação Profissional Técnica de Nível Médio em Enfermagem Rua Cantagalo Nº. 339 – Tatuapé – Fones: 2293-9393 e 2293-9166 Diretoria de Ensino Região LESTE – 5 Atividade Lista nº ____ Nome:____________________________nº.:______Série: 3º EM - Turma: A Disciplina: MATEMÁTICA Prof._____________ Nota:_________ Data:______/_______/_______ CONJUNTO DOS NÚMEROS COMPLEXOS NÚMEROS IMAGINÁRIOS A primeira ideia que nos ocorre ao ouvirmos alguém mencionar números imaginários, é de que são números que não existem, que fazem parte de um mundo de fantasia. Algo que é criado por nós mesmos no nosso subconsciente. Talvez prevaleça a ideia de que cada um de nós faz a sua própria representação de um determinado tipo de números. Ou melhor, cada um de nós representa o número consoante a nossa imaginação. Pois bem... não é isso o número imaginário. Antes de explicar o que é o número imaginário, será melhor refletir sobre a representação que nós fazemos de número em geral. Ou seja, até que ponto é algo que foi inventado ou construído pelo homem, ou se este existe independentemente do mundo e do sujeito. A origem do conceito de número surgiu como expressão de uma quantidade de elementos, isto é, como resultado do processo de contar. Mas com o decorrer dos tempos, a definição foi sofrendo alterações, já que do conceito original eram obtidas novas definições e interpretações mais gerais. O conceito de número é de fundamental importância na Matemática, pois pode dizer-se que esta “(...) ciência nasce com a descoberta (...) [dos números] e a sua evolução está ligada ao seu desenvolvimento e estudo; por outro lado, o conceito de número é a primeira abstração da realidade na história da humanidade.” (Moderna Enciclopédia Universal, vol. XIV, p. 69). Da natureza do número, há quem defenda que o número é uma ideia. O número não é um símbolo escrito como 2 ou dois, é uma ideia que é simbolizada por 2 ou dois. É algo inatingível. É algo que só existe mentalmente, e quando falamos ou escrevemos o número, parece-nos mais alcançável ou real, mas é apenas a representação de uma ideia. A representação dos primeiros números, os naturais, surgiu para responder a questões de quantidades. Mas, os números não se reduzem aos naturais. A criação de números mais sofisticados, teve a mão do homem, pois as exigências cotidianas a tal o obrigaram. Com isto, surgem os números negativos e o zero, dando lugar aos números inteiros. Como era algo novo houve alguma relutância em aceitar a existência de números negativos, números que são inferiores ao zero, ao nada. Mas, as diversas utilidades que estes proporcionaram, ajudaram à aceitação. Digamos que, no senso comum, não é muito usual falar em - 2 flores. No entanto, ao falarmos de temperaturas negativas, saldos bancários negativos, entre outros aspectos do dia-a-dia, já nos parece credível aceitar a existência de números negativos. O surgimento dos números fracionários ou racionais provocou alguma dificuldade. O seu significado é facilmente compreendido, já que estão intimamente ligados à vida real e à linguagem cotidiana. Intuitivamente, temos a ideia de fração ligada a algo que é repartido: meia garrafa, um quarto de laranja, um terço do terreno, etc. Contudo, a sua representação suscitou algumas barreiras. Estes números são, fundamentalmente, a exteriorização de conceitos abstratos que representam a razão entre as quantidades de dois conjuntos. O conjunto dos números reais é constituído pelos naturais, inteiros, racionais e irracionais e possui à seguinte definição de número real “(...) é uma distância, medida em termos de uma dada unidade, com um sentido que lhe é conferido pelo sinal.” (Conway, 1999, p.230). Essencialmente, com o correr dos tempos e à medida que se tornava necessário, cada um dos conjuntos dos números abordados foi surgindo como uma ampliação do conjunto anterior. Desta forma, o raciocínio feito até aqui leva-nos a pensar que os números são representações criadas pelo homem. O conjunto dos números complexos não é exceção. O conjunto dos complexos é uma ampliação dos números reais, ou seja, do conjunto R. E é com este alargamento que vai ser possível resolver equações do tipo: 2 x + a = 0, com a > 0 Mas antes de falarmos concretamente destes números, devemos definir o que é a unidade imaginária i. Quando resolvemos a equação 2 x +1=0 aplicando o método geral da resolução da equação deste género, temos 2 x = -1 x = ± Mas como não conhecemos raízes quadradas de números negativos, tornou-se necessário inventar um número cujo quadrado seja igual a - 1. Este número é designado por i. Assim, podemos escrever que: i=± 2 e de acordo com a definição dada, i = -1. Além disto, o conceito de unidade imaginária é ampliada para os seus múltiplos. Por exemplo, x=± x = ± 3i. Assim, o homem foi capaz de produzir ou criar um número que até então era uma barreira intransponível no cálculo de raízes com números negativos. Por outro lado, o surgimento destes números teve como engenho, a necessidade de calcular distâncias no plano cartesiano, sem ser da esquerda para a direita e vice-versa, ao longo de uma dada linha (no caso da reta real). Então, esta procura levou à criação dos números complexos. Estes números, cuja notação é z = a + ib são constituídos por uma parte real (a) e uma parte imaginária (b). Desta forma, é possível ao homem representar distâncias entre dois pontos quaisquer do plano, sem se preocupar com a direcções que toma. Ou seja, definem-se números complexos “(...) como distâncias ao longo de direções arbitrárias num plano fixado.” (Conway, 1999, p. 230). EXERCÍCIOS 1) Qual deve ser o valor de p para que o número complexo z =(2p – 7) + 3i,seja imaginário puro? 2) Dado o número complexo z =(3x – 1) + (x² – 3x)i , calcule o valor de x de modo que se tenha um número real. 3) Calcule o valor de x e y de modo que: a) 3x + 5yi = 12 – 10i b) (x + y) + (3‐ y)i = 9 + 7i c) (x2 +1) + (3y‐5)i = 5 + i d) (x‐y) + (x + y)i = 6 4) (Mackenzie-SP) O valor da expressão y = i + i2 + i3 + ... + i1001 é: 5) Se os números complexos z e w são tais que z = 2-5i e w = a+bi , sabendo-se que z+w é um número real e z.w .é um imaginário puro , pede-se calcular o valor de b2 - 2a. 6) (UEFS) Simplificando-se a expressão E = i7 + i5 + ( i3 + 2i4 )2 , obtêm-se: a) -1+2i b) 1+2i c) 1 - 2i d) 3 - 4i e) 3 + 4i 7) Se f(z) = z2 - z + 1, então f(1 - i) é igual a: 8) Sendo i a unidade imaginária, (1 - i )-2 é igual a: