Informática no Ensino de Matemática Prof. José Carlos de Souza Junior http://www.unifal-mg.edu.br/matematica/?q=disc jc Aula 04 ATIVIDADE 01 Outro grande recurso do GeoGebra é o de resolver simbolicamente equações e sistemas de equações, sejam elas lineares ou não-lineares. O comando Resolver[. . .] permite calcular as soluções de equações e sistemas de equações. Por exemplo, o comando abaixo encontra as soluções da equação quadrática x2 − 5x + 6 = 0. O GeoGebra também consegue resolver equações cujos coeficientes são parâmetros. O comando Resolver[. . .] calcula apenas raı́zes reais. Para obter as raı́zes complexas, é necessário usar o comando ResolverNosComplexos[. . .]. Você pode combinar o comando ValorNumérico[. . .] com o comando Resolver[. . .] para obter aproximações das soluções de uma equação: ValorNumérico[ResolverNosComplexos[x∧ 5 = 1, x], 20] 1 Soluções de sistemas de equações também são calculadas com o comando Resolver[. . .]. x+y+z =1 x − y + z = 3 , digitamos: Por exemplo, para resolver o sistema 2x − y + 3z = 1 (a) Use o GeoGebra para encontrar as três soluções da equação cúbica 42x3 − 71x2 + 10x + 3 = 0. (b) Todo mundo conhece a fórmula que encontra todas as raı́zes de uma equação quadrática em termos das operações aritméticas usuais e extração de radicais, mas poucos conhecem a fórmula de Cardano, que permite calcular todas as raı́zes de uma equação cúbica (sem ter que “chutar” uma raiz). Use o comando ResolverNosComplexos[a x∧ 3 + b x∧ 2 + c x + d = 0] do GeoGebra para ver a fórmula de Cardano (talvez seja necessário aumentar o tempo limite para cálculos simbólicos no GeoGebra). Para tanto, siga os passos: A fórmula pode ser longa e pode ter pouco uso prático para cálculos à mão, mas é fantástico que tal fórmula exista! Observação: menos conhecida ainda é a fórmula que permite calcular, em termos das operações aritméticas usuais e extração de radicais, todas as raı́zes de uma equação 2 Figura 1: Niels Henrik Abel (1802 - 1829) quártica! E equações quı́nticas? Equações sextas? O matemático Niels Henrik Abel (1802 - 1829) mostrou que não existe uma fórmula geral, em termos das operações aritméticas usuais e extração de radicais, para equações polinomiais de grau ≥ 5. ATIVIDADE ELETRÔNICA 08 Encontre um número positivo b tal que a equação quadrática x2 + bx + 7 = 0 possua apenas raı́zes inteiras. Envie a sua resposta para o seguinte e-mail: [email protected] (note o ponto · entre as palavras). Use “AE-08: raı́zes inteiras” como assunto (subject) deste e-mail. Só serão aceitos os e-mails enviados até o dia 14/06/2013 (sexta-feira). Não esqueça de colocar o seu nome. ATIVIDADE ELETRÔNICA 09 Encontre um número real a para o qual o sistema linear ax + 2y + 3z = 1 x − y + 2z = 2 x + y + 3z = 1 possua apenas soluções inteiras. Envie a sua resposta para o seguinte e-mail: [email protected] (note o ponto · entre as palavras). Use “AE-09: sistema linear” como assunto (subject) deste e-mail. Só serão aceitos os e-mails enviados até o dia 14/06/2013 (sexta-feira). Não esqueça de colocar o seu nome. 3 ATIVIDADE ELETRÔNICA 10 Resolva a equação quadrática ax2 + bx + c = 0 no GeoGebra. A resposta apresentada pelo programa está correta? Envie a sua resposta para o seguinte e-mail: [email protected] (note o ponto · entre as palavras). Use “AE-10: equações quadráticas” como assunto (subject) deste e-mail. Só serão aceitos os e-mails enviados até o dia 14/06/2013 (sexta-feira). Não esqueça de colocar o seu nome. ATIVIDADE 02 Nesta atividade, aprenderemos como trabalhar com matrizes no GeoGebra. Vamos definir as matrizes 1 2 3 1 0 0 1 A = 1 0 1 , B = 0 1 0 e C = 2 . 1 2 1 0 0 1 3 Para somar, subtrair e multiplicar matrizes, basta usar os operadores “+”, “-” e “∗” (ou um espaço em branco). 4 Para calcular potências de matrizes, basta usar o operador “∧”. Por exemplo, o comando abaixo calcula a potência A10 = A · A · A · A · A · A · A · A · A · A da matriz A. Também é possı́vel, no GeoGebra, multiplicar uma matriz por um escalar (número): Para calcular a transposta de uma matriz, basta usar o comando MatrizTransposta[. . .]. Os comandos Determinante[. . .] e MatrizInversa[. . .] calculam, respectivamente, o determinante e a inversa de uma matriz. 5 (a) Considere a matriz 0 −1 A= . 1 0 Calcule A5 , A500 e A587 . É possı́vel estabelecer uma fórmula geral? (b) Considere a matriz 1 0 A= 1 0 2 1 0 1 a 0 1 0 1 a . 0 1 Para quais valores a, se é que existem, a matriz A possui inversa? ATIVIDADE 03 Nesta atividade, veremos como usar o GeoGebra para calcular derivadas e integrais (estudadas no curso de Cálculo). Para derivar uma função de uma variável, basta usar o comando Derivada[. . .] como ilustram os exemplos a seguir. 6 Derivadas de ordem superior podem ser calculadas usando-se uma variação da sintaxe do comando Derivada[. . .]. Por exemplo, para calcular a derivada de ordem 4 da função 2 f (x) = xe(x ) , basta digitar Derivada[x exp(x∧ 2), x, 4]. Para calcular integrais, basta usar o comando Integral[. . .]. Aqui, c1 e c2 representam as constantes de integração. ATIVIDADE ELETRÔNICA 11 Encontre uma matriz A de dimensão 4 × 4 tal que A, A2 e A3 sejam matrizes não nulas, mas que A4 seja a matriz nula. Envie a sua resposta para o seguinte e-mail: [email protected] (note o ponto · entre as palavras). Use “AE-11: matrizes” como assunto (subject) deste e-mail. Só serão aceitos os e-mails enviados até o dia 14/06/2013 (sexta-feira). Não esqueça de colocar o seu nome. ATIVIDADE ELETRÔNICA 12 Considere a função f (x) = cos(x). Calcule as derivadas de ordem 5, 500 e 587 de f . É possı́vel estabelecer uma fórmula geral? Envie a sua resposta para o seguinte e-mail: [email protected] (note o ponto · entre as palavras). Use “AE-12: derivadas” como assunto (subject) deste e-mail. 7 Só serão aceitos os e-mails enviados até o dia 14/06/2013 (sexta-feira). Não esqueça de colocar o seu nome. DESVENDANDO O GEOGEBRA PARTE 01 - INTERFACE DO PROGRAMA A seguir, iremos explorar alguns recursos e potencialidades do GeoGebra. Para tanto, vamos nos familiarizar com o ambiente do programa. Esta é a tela inicial do GeoGebra. São seis as áreas principais dessa disposição: 8 9 Existem outras janelas, com recursos especı́ficos, que estão escondidas. Já trabalhamos um pouco com a Janela CAS e em breve estudaremos as funcionalidades das demais. 10 PARTE 02 - DISPOSIÇÕES DAS JANELAS No GeoGebra é possı́vel gerenciar as várias disposições das janelas de acordo com o que se quer estudar. Para tanto, ao iniciar o programa, basta escolher a opção mais interessante para o momento. Por exemplo, para o próximo tópico, escolha a disposição Geometria Básica. PARTE 03 - BARRA DE FERRAMENTAS Para saber o que uma ferramenta faz, basta deixar o apontador do mouse (“setinha”) sobre o ı́cone da ferramenta. Por exemplo, posicione o apontador na segunda janela (esq. para dir.) da barra de ferramentas e veja a informação da ferramenta correspondente. Para ativá-la, basta dar um clique com o botão esquerdo do mouse. É importante lembrar que várias ferramentas estão alojadas em uma mesma área. Se você clicar no pequeno triângulo vermelho, uma lista de ferramentas aparecerá, experimente! 11