domingo, 29 de novembro de 2009

GEORG FRIEDRICH BERNHARD RIEMANN (1826-1866)

Georg Friedrich Bernhard Riemann nasceu em 1826, numa aldeia de Hanover, filho de um pastor luterano. Suas maneiras sempre foram tímidas e sua saúde sempre foi frágil.
A despeito de suas modestas posses, o pai de Riemann conseguiu dar-lhe uma boa educação, primeiro na universidade de Berlim e depois na de Göttingen. Obteve seu doutorado nessa última instituição com uma brilhante tese no campo da teoria das funções de variáveis complexas. Nessa tese encontram-se as chamadas equações diferencias de Cauchy-Riemann. A tese levava também ao conceito de superfície de Riemann, antecipado o papel que a topologia viria a desempenhar na análise.
Riemann tornou claro o conceito de integrabilidade pela definição do que chamamos agora de integral de Riemann, abrindo caminho, no século XX, para o conceito mais geral de integral de Lebesgue e daí, para generalizações ulteriores da integral.
Em 1854 Riemann tornou-se Privatdocent (professor oficial sem remuneração) de Göttingene para esse privilégio apresentou famosa conferência probatória sobres às hipóteses em que se baseiam os fundamentos da geometria. De todos os artigos comparáveis a esse em tamanho, nenhum se mostrou mais rico em implicações em toda a história da matemática; a tese tinha o título “Über die Hypothesen welche der Geometrie zu Grunde liegen” (Sobre as hipóteses que estão nele se apresenta uma generalização ampla de espaço e geometria), mas não apresentava exemplo específico. Propunha em vez disso uma visão global da geometria como um estudo das variedades de qualquer número de dimensões em qualquer tipo de espaço. Suas geometrias eram não-euclidianas num sentido muito mais geral do que a de Lobachesvky, em que a questão é simplesmente a de quantas paralelas são possíveis por um ponto. Riemann viu que a geometria nem se quer deveria necessariamente tratar de pontos ou retas ou do espaço no sentido ordinário, mas de coleções de n-uplas que são combinadas segundo certas regras. O ponto de partida de Riemann foi à fórmula da distância entre dois pontos infinitesimalmente próximos. Na geometria euclidiana essa métrica é dada por
Riemann salientou que se podem usar muitas outras fórmulas de distâncias, sendo as propriedades de espaço e da geometria resultantes determinadas pela métrica escolhida. Um espaço com uma métrica da forma

onde os g são constantes ou funções de x,y e z, é conhecido agora como espaço de Riemann e a geometria desse espaço como geometria riemanniana. O espaço euclidiano é o caso bastante particular em que e os outros g são nulos. Mas tarde, Albert Einstein e outros iriam encontrar no conceito amplo de espaço de Riemann o contexto necessário para a teoria da relatividade. Riemann inclusive desenvolveu a partir da métrica uma formula para a curvatura gaussiana de uma “superfície” em seu “espaço”. Não é de espantar que depois da conferencia de Riemann, e quase pela única vez em sua longa carreira, Gauss tenha manifestado entusiasmo pela obra de outra pessoa.
Há também um sentido mais restrito que usamos hoje a frase geometria riemanniana: a geometria plana que se deduz da hipótese de Saccheri do ângulo obtuso se se abandona também a hipótese da infinitude da reta. Um modelo para essa geometria se encontra na interpretação do “plano” com a superfície de uma esfera e de uma “reta” como um circulo máximo sobre a esfera. Nesse caso a soma dos ângulos de um triângulo é maior que dois retos, ao passo que na geometria de Lobachevsky e Bolyai (correspondendo à hipótese do ângulo agudo) a soma dos ângulos é menor que dois retos. Esse uso do nome do Riemann, no entanto, não faz justiça à mudança fundamental nas concepções geométricas que sua Habilitationschrift de 1854 (publicada em 1867) acarretou. Foi a sugestão de Riemann do estudo geral de espaços métricos com curvatura e não o caso especial da geometria sobre a esfera, que mais tarde tornou possível a teoria geral da relatividade. O próprio Riemann contribuiu grandemente para a física teórica em muitas direções; ele foi o primeiro, por exemplo, a dar um tratamento matemático às ondas de choque. Assim foi apropriado que em 1859 ele fosse nomeado sucessor de Dirichlet na cadeira que Gauss ocupara.Mas em 1866, com apenas quarenta anos de idade, morreu vítima de tuberculose no norte da Itália, para onde havia ido à procura de melhoras para sua saúde.
INTEGRAIS DE RIEMANN
  • Uma função f, contínua, em um intervalo [a,b] com a menor, ou igual a b

  • Dividindo a área azul em faixas retângulares, e escolhendos pontos amostrais x*, a somatória dessas áreas será a área resultande da região azul da Figura 2.

BIBLIOGRAFIA

  • BOYER, Carl B. História da Matemática Tradução de Elza F. Gomide. 2. ed. São Paulo, SP: Edgard Blücher LTDA, 1996
  • EVES, Howard. Introdução à História da Matemática. Tradução de Hygino H. Domingues. 2. ed. Campinas, SP: Editora da UNICAMP, 1997
  • O’CONNOR, J J. ; ROBERTSON, E F. Georg Friedrich Bernhard Riemann: biografias
    Apresenta textos sobre a vida e obra de matemáticos. Disponível em:
    <
    http://www-history.mcs.st-and.ac.uk/Biographies/Riemann.html>. Acesso em 21 nov. 2009.
  • STEWART, J. Cálculo. Volume 1.
    Vários tradutores. 5. ed. São Paulo, SP: Thomson, 2006

segunda-feira, 2 de novembro de 2009

A MATEMÁTICA DA SAÚDE

ESTRUTURA CORRICULAR
NÍVEL DE ENSINO: Ensino Fundamental Final
COMPONENTE CURRICULAR: Matemática
TEMA: Grandezas, medidas e operações

DADOS DA AULA
OBJETIVO: Aprender a usar a matemática na alimentação em favor da saúde.
DURAÇÃO: 2 aulas de 50 minutos.
REQUISITOS: Operações básicas e interpretação de dados.

ESTRATÉGIAS E RECUSROS DA AULA
Essa atividade oferece a possibilidade dos alunos trabalharem com a matemática envolvida na alimentação e oferecer informações que possam favorecer à criação e manutenção de hábitos saudáveis. Será usado um objeto de aprendizagem que permite realizar um balanço energético do dia dos alunos e também será apresentada uma forma de criar gráficos relacionados à alimentação em uma planilha eletrônica, no caso o Broffice Calc (http://www.broffice.org/). Caso exista disponibilidade, o professor pode conversar com o nutricionista da escola sobre esta aula.

Energia Adquirida x Energia Consumida

Uma vida saudável depende de vários fatores e um dos mais discutidos atualmente diz respeito à alimentação saudável e os exercícios físicos. Podemos calcular que relação entre a energia adquirida e a consumida pode favorecer a nossa saúde. Nessa direção, a proposta é trabalhar com os alunos usando o objeto de aprendizagem que permite fazer um balanço energético de cada um, além de trabalhar com operações básicas e interpretação de gráficos, o trabalho ajuda na conscientização e pode favorecer a tomada de atitudes que melhorem a saúde.

Fig. 1 - Registro da energia adquirida no objeto de aprendizagem.

Fig.2 - Registro da energia consumida pelo corpo.

Fig.3 - Exemplo de gráfico comparativo entre energia adquirida e energia gasta.

Essa é uma ótima oportunidade para os alunos discutirem os seus resultados com os colegas usando a linguagem matemática.

A Alimentação Saudável

As recomendações básicas para uma alimentação saudável são conhecidas por muitos alunos, especialmente as que dizem respeito à prioridade do consumo de frutas e verduras e o uso moderado de açúcar, doces e alimentos gordurosos.
Um dos recursos usados para orientar a alimentação é a pirâmide alimentar. Existem algumas variações nessas pirâmides que consideram hábitos, sexo e faixa etária. De modo geral, as diferenças não são significativas e seguindo as orientações básicas é possível ter uma alimentação adequada.

Fig.4 - Pirâmide Alimentar Moderna desenvolvida pelo USDA (Departamento de Agricultura Norte-Americano)

Na pirâmide acima o objetivo do desenho é apresentar atraves da espessura da faixa o consumo recomendado de cada tipo de alimento.

Importante: A orientação dos nutricionistas é que todos os componentes da pirâmide devem ser consumidos todos os dias e nenhum deveria ser substituído.

Partindo dessa orientação sugerimos que se trabalhe com os alunos a criação de um gráfico com o informações dos alimentos que eles costumam consumir, tomando por base indicação de 2000 Kcal (calorias) por dia.

Produzindo Gráficos em uma Planilha Eletrônica

O alunos podem trabalhar nos seu próprio gráfico utilizando uma planilha eletrônica como o BrOffice (http://www.broffice.org/ ).
Observe abaixo a sequência de imagens e as respectivas fórmulas. O primeiro passo é criar uma tabela com os grupos de alimentos, as calorias (Kcal) de cada porção, uma coluna para que sejam inseridas as quantidades consumidas e uma coluna que realiza a soma da Kcal de cada tipo de alimento.
Fig. 5 - Tabela com dados e fórmula para soma das calorias.

Fig. 6 - Tabela com dados inseridos e cálc ulo automático de Kcal.

Para gerar o gráfico, devem ser seguidas as seguintes etapas:

Selecione na tabela as colunas A, C e D e clique no ícone de construção de gráficos (semelhante ao gráfico tipo pizza) e ajuste as opções conforme apresentadas na imagem abaixo.

Fig. 7 - Seleção das opções para criação do gráfico.

Feito isso clique em Concluir. Está pronta primeira etapa do gráfico.
Com um clique com o botão da direita no mouse, pode-se selecionar na Série de dados a opção Mostrar o valor como porcentagem. Isso permite aos alunos explorar mais um conceito matemático na atividade. Observe a instrução na imagem abaixo.

Fig. 8 - Opção para adicionar apresentar informações percentuais.

Com os valores percentuais, o gráfico fica assim:

Fig. 9 - Gráfico com as porcentagens consumidas de cada tipo de alimento.

Sugerimos deixar os alunos experimentarem outros valores, além de alterarem formatos e características do gráficos, de forma a que eles possam relacionar a variáveis envolvidas, permitindo que a experimentação contribua para a aprendizagem dos conceitos. Pergunte aos alunos que melhorias eles fariam na planilhas e se todos entendem as informações apresentadas.

RECURSOS EDUCACIONAIS
NOME: Queimando as gordurinhas
TIPO: Animação/simulação

RECURSOS COMPLEMENTARES
Os alunos podem experimentar construir gráficos e tabelas utilizando calculadoras. Realizar atividades usando informações disponíveis em embalagens de alimentos.
AVALIAÇÃO
Uma atividade interessante que pode envolver os alunos na produção da avaliação é pedir que eles criem gráficos e tabelas da alimentação dos seus familiares e idenfiquem as necessidades de mudança que favoreçam a saúde da sua família. Essas informações podem ser discutidas e apresentadas aos colegas e isso permitiria a avaliação do aproveitamento dos alunos, além dos esclarecimentos necessários às dificuldades encontradas.

BIBLIOGRAFIA
GASPAROTO, Lutécia. A matemática da saúde. Curitiba: SANTO AGOSTINHO C E - E FUND MEDIO. Apresenta textos e materiais para trabalhar interdisciplinaridade. Disponível em: Acesso em 2 Nov. 2009.