DISCIPLINA INTEGRADORA II TEOREMAS DE HAGA E A DIVISÃO DE UM SEGMENTO EM n PARTES IGUAIS A ÁRVORE DAS DOBRADURAS E A ÁRVORE BINÁRIA Você pode dividir o lado do quadrado de papel em 2 partes iguais? Sim, é fácil! E em 4? Também é fácil! Agora divida em 3 ... É difícil? É possível dividir em 3, ou mesmo em um número inteiro qualquer, somente dobrando. Vamos ver agora... Divisão em 3 partes (trisecção) 1º Teorema de Haga: Dado o quadrado unitário ABCD e P o ponto médio de AB, se T é a intersecção do lado CD com o lado AD, após a dobra que faz coincidir o vértice C com o ponto P, então |DT| = 1/3. B P A B P A E T C D C D Divisão em 3 partes (trisecção) 2º Teorema de Haga: Dado o quadrado unitário ABCD e P o ponto médio de AB, se S é o ponto onde se encontra o vértice B, após a dobra CP, e T é o ponto onde inicia a dobra que faz coincidir D com S, mantendo o vértice C fixo, então |DT| = 1/3. B P A P S S T C DC A P A D T C D Divisão em 3 partes (trisecção) 3º Teorema de Haga: Dado o quadrado unitário ABCD e P o ponto médio de AB, consideremos a dobra que leva o ponto P sobre o lado BC, ao mesmo tempo que o vértice C é levado sobre o lado AD. Se T é o ponto do lado AD onde o vértice C se encontra após a dobra, então |DT| = 1/3. B P A P A T C D E D Divisão em n partes A seguir... Dado um segmento AP qualquer do lado AD do quadrado unitário ABCD, vamos estabelecer dois tipos de dobras: Paralela e Oblíqua A B AD = 1 P AP = 1/m C D Paralela: é a que faz juntar o vértice A com o ponto P, mantendo o lado AB paralelo ao lado CD do quadrado. Obtemos assim o ponto M, intersecção da dobra com o lado AD. A A B B M M AM = 1/(2m) P P C D C D Dado um segmento AP qualquer do lado AD do quadrado unitário ABCD, vamos estabelecer dois tipos de dobras: Paralela e Oblíqua A B AD = 1 P AP = 1/m C D Oblíqua: é a que faz juntar o vértice C com o ponto P, tornando o lado BC oblíquo em relação aos outros. Obtemos assim o ponto N, intersecção do lado BC com o lado AB, após a dobra. N A A B BN P C D P C D BN = 1/(2m-1) PROPOSIÇÃO: A partir de um segmento inicial de medida 1/m, depois de uma dobradura paralela, ele se reduzirá à metade de seu comprimento, passando o segmento derivado a medir 1/(2m); depois de uma dobradura oblíqua, o segmento derivado passará a medir 1/(2m-1). P |AM| = 1/(2m) |AP| = 1/m O |BN| = 1/(2m-1) Demonstração de: |AP| = 1/m |BN| = 1/(2m-1) x N A B P C E y D Ex.: Dividir o lado do quadrado em 14 partes iguais. 1/14 14 = 2 x 7 P 7=2x4–1 O 4=2x2 P 2=2x1 P 1/7 1/4 1/2 1 TEOREMA: Em um número com representação binária, associando a cada dígito 1 uma dobradura paralela e a cada dígito 0 uma dobradura oblíqua, a seqüência de dobraduras que leva do lado do quadrado a 1/n dele é dada pela seqüência dos dígitos da representação binária do número n-1. A Árvore das Dobraduras 1 p 1/2 O P 1/3 1/4 O P 1/5 O 1/9 O 1/6 P O 1/11 1/10 O 1/k+1 1/2k+1 P 1/2k+2 P 1/7 P 1/12 O 1/13 1/8 P O 1/14 O 1/15 1/m 1/2m-1 P 1/2m P 1/16 A Árvore Binária 1 0 0 0 4 1 8 0 2n 9 2n-1 1 2 0 1 1 1 0 10 0 5 1 0 12 11 0 2k 6 k 1 2k+1 3 1 1 13 0 7 1 14 0 15 2n-1 1 2n+1-1 A Árvore Binária 0 1 1 0 1 2 0 1 8 0 5 4 0 1 0 1 6 1 10 9 Representação binária de n-1 Ex.: (13)10 = (1101)2 3 0 11 7 1 12 0 13 14 1 15 A Árvore das Dobraduras O 1/3 O P 1 P 1/2 P O 1/4 P Seqüência de dobraduras para obter 1/n Ex.: 1/14 => P P O P 1/5 1/6 1/7 1/8 O P O P O P O P 1/9 1/10 1/11 1/12 1/13 1/14 1/15 1/16 Referências: Revista do Professor de Matemática: nº 16 e nº 50 http://www.origami.gr.jp