Girando curvas no plano
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Vimos na página anterior como o mapeador do Winplot nos permite explorar, simultaneamente, uma curva © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César no plano e a sua transformada © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César por uma rotação © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César. Entretanto, este recurso fantástico do Winplot possui uma limitação: a curva © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César tem que ser traçada com o mouse. Por causa da imprecisão do traçado à mão livre, não podemos nos divertir com curvas matematicamente desenhadas na tela © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César como uma parábola, por exemplo. Seria muito mais interessante e instrutivo se pudéssemos especificar uma curva por suas equações na janela domínio e ver a curva imagem na segunda janela. 

Por exemplo, entrando com a equação © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César na janela domínio da rotação © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César, veríamos na janela imagem a parábola girada de © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César. É possível que Richard Parris venha a implementar este recurso, mas não precisamos aguardar. O próprio Winplot nos permite apresentar as duas curvas num mesmo plano (em vez de em planos separados). Mais ainda: podemos fazer uma curva girar controlando matematicamente a sua equação, tal como já o fizemos com um ponto! Basta ensinar o Winplot a matemática necessária. Nosso problema agora é:

Conhecida a equação de uma curva © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César no plano, obter a equação da curva © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César resultante de © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César após uma rotação de ângulo © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César.

Ver-se-á que ganharemos muito mais em percepção se generalizarmos o problema para uma transformação qualquer © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César, apesar de usarmos apenas as rotações como exemplo. A idéia geral é bem simples: o efeito de uma transformação © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César sobre uma curva © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César é o efeito resultante de © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César sobre cada ponto da curva. Na linguagem padrão da Matemática, podemos dizer que a curva transformada é simplesmente o conjunto-imagem © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César da curva (conjunto) © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César pela transformação (função) © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César. Nestes termos, o problema fica assim: dada a equação da curva © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César, determinar a equação da curva © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César.

Estritamente falando, a questão ainda não está bem colocada. Uma curva em © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César pode ser especificada por diversos tipos de equações: cartesianas, polares, paramétricas, etc. As equações paramétricas, embora pouco discutidas antes da universidade, são amiúde mais simples e flexíveis.

Exemplo 7

Vejamos o caso do arco da parábola © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César dado parametricamente pelas equações

Essas equações simplesmente especificam a forma de um ponto genérico do arco. Cada ponto do arco é da forma © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César, onde t é um número real no intervalo especificado. Aplicando a cada ponto do arco a rotação © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César, obtemos

Entre com essas expressões no Winplot conforme mostramos abaixo. Note-se que usamos “© Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César” em vez de “© Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César” e, para maior destaque, separamos os fatores de cada produto por um asterisco (embora isto não seja obrigatório no Winplot).

   

Agora, abra a caixa da constante © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César e varie o parâmetro. Você verá a parábola girando em torno da origem. Clique no botão abaixo para ver uma pequena animação que ilustra o que dissemos. (Para reiniciar o filme, pressione a tecla F5.)


NOTA. Conforme foi observado ao final da página anterior, o mapeador do Winplot foi modificado em outubro de 2002. As modificações feitas por Richard Parris, a meu pedido, eliminam as limitações apontadas acima. O novo mapeador pode ser acessado logo na porta de entrada do Winplot, não mais pertencendo ao menu Misc.


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© Carlos César de Araújo - Sexta-feira, 5 de Abril de 2002