As desventuras do Teorema de Pick

Em 1900, o matemático austríaco Georg Alexander Pick publicou um artigo de oito páginas intitulado “Geometrisches zur Zahlenlehre” [“Resultados Geométricos sobre a Teoria dos Números”]. O artigo apresentava um teorema interessante e simples, ou como dizem os matemáticos, elegante.

Pick havia encontrado uma maneira de determinar facilmente a área de um polígono simples com a ajuda de coordenadas inteiras. Esteja o polígono P em um plano reticulado — como o de um caderno quadriculado. Se i é o número de pontos reticulares (i.e., determinados pela retícula) no interior do polígono e b o número de pontos reticulares na borda do polígono, então a área, A, é dada pela seguinte fórmula:

pick's theorem

Vamos considerar o exemplo da figura a seguir.

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gitterpolygon.svg

Nesta figura, temos um polígono sobre uma reticula. O polígono de bordas pretas tem seu interior preenchido com a cor amarela. Os pontos reticulares do interior do polígono (i) estão destacados em vermelho e os da borda (b) são os pontos pretos. Para encontrar a área desse polígono, basta contar os pontos e aplicar a Fórmula de Pick: A = 40 + 12/2 – 1 = 45. A unidade de área pode ficar a gosto.

No entanto, apesar de ser extremamente elegante e útil, a fórmula de Pick passou quase setenta anos esquecida. O motivo? Continue lendo…

Patentes Patéticas (nº. 85)

http://www.google.com/patents/US6419111

Um dos trabalhos dos inventores é encontrar aplicações práticas para descobertas científicas. Ou pelo menos tentar. Tome-se, por exemplo, a topologia, com suas curiosas Fitas de Möbius e Garrafas de Klein. São apenas curiosas e talvez divertidas, mas, na prática, não servem para nada.

Porém, Erl E. Kepner acha que a Garrafa de Klein seria mais apreciada e compreendida se fosse transformada numa banal caneca de café. Ou melhor, em um One-sided beverage vessel [Vaso de bebida de lado único]: Continue lendo…

>Rodando e rodando!

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Suponha que tenhamos um círculo pequeno rolando no interior de um círculo maior, com o dobro do diâmetro do menor, conforme a ilustração acima. Se seguirmos a trajetória descrita por um ponto do círculo menor, qual  entidade geométrica será desenhada?
Não seja preguiçoso! Tente resolver o problema antes de ver a resposta a seguir. Dica: esse problema teve uma aplicação prática que revolucionou o século XIX.

Surpresa! A trajetória formada por um ponto do círculo menor à medida que ele gira no interior do maior é uma linha reta!
Este princípio é o ancestral geométrico das ferrovias! Rival de James Watt, o inventor inglês Matthew Murray (1765-1826) usou esse princípio em 1802 pra criar um “motor hipocicloidal” no qual um pistão a vapor move uma roda, gerando uma potência de cerca de 5HP. 
Motor hipocicloidal (modelo).
Uma década mais tarde, ele fabricou o motor de pistão duplo usado na Salamanca, a primeira locomotiva comercialmente viável. Infelizmente, os dois exemplares da locomotiva de Murray explodiram, matando seus maquinistas e alguns observadores. 
Salamanca (1812)
Após o fracasso no ramo ferroviário, Murray decidiu voltar-se para a motorização naval. Teve sucesso, ainda que de uma maneira bastante torta: seus projetos foram patenteados como se fossem criação própria por Francis B. Odgen, um cliente norte-americano. Ironicamente, a patente de Odgen também acabou sendo pirateada. Na prática, os motores de Murray foram os primeiros a ser usados nos clássicos vapores com roda de pá do rio Mississipi. 

>Todos os triângulos são iguais

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Ou, pelo menos, todos os triângulos são isósceles. A seguinte prova é de ninguém menos que Lewis Carroll:

Seja ABC qualquer triângulo. Seccione BC em D e a partir de D trace DE em ângulo reto com BC. Seccione o ângulo BAC.

(I) Se a bissetriz não se encontrar com DE, [as linhas] são paralelas. Portanto, a bissetriz está em ângulo reto com BC. Logo AB = BC, i.e., ABC é isósceles.

(II) Se a bissetriz encontra DE, ela o faz no ponto F. Ligue FB, FC e a partir de F trace FG e FH em ângulos retos com AC e AB.

Logo, os triângulos AFG e AFH são iguais, pois eles têm o lado AF em comum e os ângulos FAG e AGF são iguais aos ângulos FAH e AHF. Portanto, AH = AG e FH = FG.

Similarmente, os triângulos BDF e CDF são iguais pois BD = BC, com DF em comum e os ângulos em D são iguais.

Similarmente, os triângulos FHB e FGC são retângulos. Logo, o quadrado de FB = a [soma dos] quadrados de FH e HB; e o quadrado de FC = a [soma dos] quadrados de FG e GC. Assim, FB = FC e FH = FG.

Portanto, o quadrado em HB = o quadrado em GC. Logo, HB = GC. Também se prova que AH é igual a AG. Portanto, AB = AC, i.e., ABC é isósceles.

Portanto o triângulo ABC é sempre isósceles. Q.E.D.

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