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A Função Boole

Voltemos à integral dupla que discutimos na página anterior. Podemos exprimi-la em termos da função característica da região de integração da seguinte maneira:

© Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César

Este fato é intuitivamente óbvio (supondo-se, claro, familiaridade com os fundamentos da integração), sendo um análogo da propriedade de filtragem do delta de Kronecker (estendido a somas "contínuas"). É natural que se tente implementar este comportamento das funções características numa linguagem de programação com capacidades simbólicas. No caso do Mathematica, isto foi feito por Roger Germundsson com o seu pacote Integration (na pasta Calculus). Após acionarmos o pacote com o comando

a integral acima pode ser calculada como segue:

A função Boole, definida no pacote, é uma maneira alternativa de se especificar funções características de conjuntos descritos por sistemas de equações e inequações. 

O sinal "© Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César" acima é o símbolo normalmente utilizado na Lógica Matemática para denotar o conectivo "e". Sua presença ali se explica pelo fato de a região © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César consistir dos pontos © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César tais que © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César e  © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César.

Mas a vantagem de se usar a função Boole é que não precisamos descrever © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César com as inequações típicas de uma região simples. Por exemplo, olhando os gráficos de © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César e © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César, percebemos claramente que © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César é a interseção da região côncava da parábola © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César com o semiplano © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César, isto é,

© Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César

A função Boole aceita esta descrição:

A função Boole é muito mais flexível do que a UnitStep. Em primeiro lugar, todas as funções características de intervalos podem ser definidas facilmente em termos de Boole. Por exemplo,

© Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César

Em particular,

© Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César

Em segundo lugar, a função Boole nos permite definir funções características de regiões do plano e de sólidos no espaço tridimensional; basta especificar as inequações apropriadas. Contudo, o uso de Boole sob integrais no Mathematica fica restrito à classe dos conjuntos definidos apenas por inequações polinomiais nas coordenadas cartesianas. Conjuntos definidos por combinações de inequações polinomiais são chamados de semi-algébricos. Estes assuntos serão abordados com mais detalhes em outra seção do nosso site.


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© Carlos César de Araújo - Terça-feira, 07 de Maio de 2002