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O hiperbolóide como superfície regrada (made with Winplot by Carlos César)

Interseção de sólidos no DPGraph (Carlos César)

Interseção do exterior de um hiperbolóide com o interior de um elipsóide (made with DPGraph by Carlos César)

Gráfico no sistema polar (cardióide) - Winplot / Carlos César)

Um Gráfico Interessante

Esta animação animação contém 28 aproximações sucessivas do gráfico de © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César sobre o intervalo © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César. Como quisemos ressaltar apenas a curiosa distribuição dos pontos, ocultamos os eixos coordenados. O último quadro contém exatamente 3043 pontos do gráfico! Por "mdc" queremos dizer exatamente o que você está pensando: "máximo divisor comum".

A maioria das pessoas fica completamente surpresa diante de tudo isso. Jamais se detiveram sobre a construção de um gráfico como esse. O principal motivo é que estamos habituados a considerar a expressão © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César apenas para valores naturais (pertencentes a © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César) de a e b. Nesse caso, o que poderia ser © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César? Faria sentido pelo menos considerar o cálculo de © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César? Qual seria, afinal, a definição de "máximo divisor comum" utilizada para legitimar tais cálculos?

Todas essas questões são discutidas no Capítulo XX do CD Números. Ali é apresentada uma definição de © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César que se aplica a números reais © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César. Mostra-se, também, que o máximo divisor comum de dois números reais nem sempre existe. Em particular, a expressão © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César está definida se e somente se © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César. Portanto, o que você viu são apenas alguns pontos do gráfico da função © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César dada por

© Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César.

Mostramos apenas 3043 pontos de um conjunto infinito de pontos. Tal façanha, evidentemente, só é viável com o auxílio de um computador. De fato, os quadros da animação foram gerados num piscar de olhos por umas poucas linhas de código na linguagem do Mathematica. Entretanto, nem mesmo um computador poderia nos dar o gráfico "completo". Mais ainda, as rotinas gráficas do Mathematica não produzem o gráfico de © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César com a mesma "espontaneidade" de outros gráficos "comuns". É necessário algum conhecimento da Matemática necessária para guiar o programa inteligentemente, ensinando-lhe como selecionar pontos adequados de © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César no intervalo © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César. (Conforme observamos no CD, o GrafEq produz esse gráfico automaticamente.)

Aqueles que já estudaram Análise numa universidade provavelmente não serão pegos de surpresa. De fato, a função f  acima é discutida nas páginas 159 e 180 da primeira edição do famoso Curso de Análise de Elon Lages Lima. Entretanto, Lima não menciona explicitamente nenhuma conexão com o cálculo de máximos divisores comuns. É apresentada apenas a seguinte definição:

"Seja © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos Césardefinida por © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César se © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César é uma fração irredutível com © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César, e © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César."

Acontece que, conforme mostramos no Capítulo XX do CD Números, essa é precisamente a regra que define © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César a partir da definição geral de máximo divisor comum. Algumas propriedades "patológicas" dessa função são demonstradas no livro de Lima. Por exemplo, estenda f  à reta inteira declarando-a nula nos irracionais. O resultado é uma função descontínua em © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César, mas contínua em © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César. Difícil de enxergar?

O maior orgulho dos analistas é poder demonstrar as coisas mais óbvias sem qualquer apelo à "intuição"; sem ver nenhum gráfico. Claro, isso é um exagero. Gráficos computadorizados podem ser úteis para sugerir fatos e apontar caminhos quando a intuição falha. Por exemplo, os gráficos da nossa animação nos dão pistas claras sobre eixos de simetria da função f. Tente provar que a reta © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César é um eixo de simetria. Gráficos sobre intervalos maiores revelam uma certa periodicidade. Mostre que f  é periódica e calcule o seu (menor) período.

 

Carlos César de Araújo, 22 de julho de 2002

NOTA. A partir do Mathematica 7 (lançado quase sete anos após a escrita deste texto), tornou-se possível obter o gráfico de © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César mais facilmente por meio da função DiscretePlot.

 

Atualizado em 21 de dezembro de 2014

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A giróide (de Alan Shoen) - Animation made with DPGraph and Mathematica by Carlos César

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Gráfico de y = mdc(x,1), by Carlos César

Raízes da unidade (made with GrafEq by Carlos César)

A função resto de 1 por x (GrafEq / Carlos César)

Pontos com coordenadas inteiras sob uma hipérbole (Made with GrafEq by Carlos César)

A ciclóide no Winplot (Carlos César)

Parabolóide hiperbólico (veja o applet Java)

Made with Winplot by Carlos César

Made with Winplot by Carlos César