domingo, 8 de dezembro de 2013

Geometria Analítica: René Descartes e o Plano Cartesiano





Universidade Federal de Pelotas
Polo: Sapucaia do Sul

               Postagem dos alunos: Abrahão Júnior, Daiane Ferreira, Marlon Baptista, Henrique Coimbra  e Viviane Taborda.

É impossível falar sobre Geometria Analítica sem associar a mesma ao nome de René Descartes e ao Plano Cartesiano.


Para muitos, a introdução da geometria analítica constitui o início da matemática moderna.  E foi justamente René Descartes, o precursor na área. Considerado um gênio da Matemática, Descartes relacionou a Álgebra com a Geometria. Criado por ele, o plano cartesiano consiste em dois eixos perpendiculares, sendo o horizontal chamado de eixo das abcissas e o vertical de eixo das ordenadas. O plano cartesiano foi desenvolvido por Descartes no intuito de localizar pontos num determinado espaço. As disposições dos eixos no plano formam quatro quadrantes, mostrados na figura a seguir:



O encontro dos eixos é chamado de origem. Cada ponto do plano cartesiano é formado por um par ordenado (x , y ), onde x: abcissa e y: ordenada.

Marcando o ponto A(3,6)
Primeiro: localiza-se o ponto 3 no eixo das abcissas
Segundo: localiza-se o ponto 6 no eixo das ordenadas
Terceiro: Traçar a reta perpendicular aos eixos, o encontro delas será o local do ponto.
 

O sistema de coordenadas cartesianas possui inúmeras aplicações, desde a construção de um simples gráfico até os trabalhos relacionados à cartografia, localizações geográficas, pontos estratégicos de bases militares, localizações no espaço aéreo, terrestre e marítimo.

 O PLANO CARTESIANO NO DIA-A-DIA

Para entendermos melhor o plano cartesiano, bem como suas aplicações e utilidades, vale a pena assistir ao vídeo do link abaixo, do Novo Telecurso de Ensino Médio:



Outro belo exemplo da presença da Geometria Analítica, pode ser vista através deste vídeo, que retrata a relação entre o plano cartesiano e o pontilhismo:

 
São inúmeras as situações em que utilizamos o Plano Cartesiano. O GPS é um exemplo, bem como todas as coordenadas de localização. Em outras situações corriqueiras, como a localização de um livro numa biblioteca, também fazemos uso do plano. Além disso, a Geometria Analítica é muito utilizada para a construção de jogos e é princípio para a Computação Gráfica.

Para ilustrar, vamos utilizar o Jogo Batalha Naval


BATALHA NAVAL : 



 
·         OBJETIVOS DA PROPOSTA
O objetivo da proposta e conhecer o Sistema Cartesiano Ortogonal através do jogo “Batalha Naval”. Para aplicação do jogo “Batalha Naval”, propõe-se o preenchimento das lacunas referentes às embarcações e em seguida, iniciam-se as orientações, começando o jogo.
·         AS REGRAS DO JOGO
Embarcações (navios) disponíveis
Um (1) Porta-aviões;
Dois (2) Encouraçados;
Três (3) Cruzadores;
Quatro (4) Submarinos;
·         PREPARAÇÃO E EXECUÇÃO DO JOGO
·         Cada jogador distribui suas embarcações pelo tabuleiro. Isso é feito marcando-se no plano de cada participante, sendo o máximo de dois participantes, os quadrinhos referentes às suas embarcações. 

·         Não é permitido que duas (2) embarcações se toquem.
·         O jogador não deve revelar ao oponente as localizações de suas embarcações.
·         Cada jogador, na sua vez de jogar, seguirá o seguinte procedimento:
·         Anunciará três (3) localizações, indicando a(s) coordenada(s) do(s) alvo(s) através da letra da linha e do número da coluna que definem a posição. Para que o jogador tenha o controle dos pontos anunciados, deverá marcar cada um deles no plano do oponente.
·         Após cada um dos pontos localizados, o oponente avisará se acertou e, nesse caso, qual a embarcação foi atingida. Se ela for afundada, esse fato também deverá ser anunciado.
·         A cada ponto acertado em um alvo, o oponente deverá marcar em seu tabuleiro/plano para que possa informar quando a embarcação for afundada.
·         Uma embarcação é afundada quando todas as casas que formam essa embarcação forem atingidas.
·         Após os três (3) pontos localizados e as respostas do oponente é a vez para o outro jogador.
·         O jogo termina quando um dos jogadores afundar todas as embarcações do seu oponente.
·         RELAÇÃO DO JOGO COM AS COORDENADAS CARTESIANAS
Ao brincar com o jogo “Batalha Naval” e ao disparar um “tiro”, o jogador diz a posição representada por uma letra e um número para tentar acertar o armamento do adversário.
Essas informações são as coordenadas do local de destino do “tiro”.
Em muitas outras situações do cotidiano, necessitamos de sistemas de coordenadas. Por exemplo: um ponto de uma estrada e localizado pela marca quilométrica; um ponto sobre a superfície da terra e determinado por dois números chamados de latitude e longitude; um ponto no espaço aéreo e localizado por três (3) números – a latitude, a longitude e a altitude.
Para complementação, segue  entrevista que nossa componente do grupo, Daiane, conseguiu  com o Engenheiro Agrônomo Ronei Sana. Para o plantio ele utiliza o plano cartesiano, assim como a triangulação.  

Nome do entrevistado: Ronei Sana

A agricultura de precisão é uma ferramenta amplamente utilizada para o gerenciamento de insumos na agricultura. Considera-se que o solo e as plantas possuem uma distribuição geográfica variável, podendo serem registradas as suas características pelas coordenadas (longitude “x”, latitude “y”) e em alguns casos a altitude “z” (em relação ao nível do mar). Os equipamentos e aparelhos utilizados na agricultura possuem antenas receptoras de sinal de satélite que identificam, através de triangulação e cálculos de correção” a posição da área e realizam operações automatizadas, conforme planejamento prévio. Entre as principais atividades estão:
Máquinas auto guiadas (piloto automático), SIG (Sistema de Informações Geográficas), imagens de satélite e fotografias aéreas, monitoramento da produtividade (Figura 1), amostragens de solo e mapas de fertilidade georreferenciados, sensores de plantas.
 


Referência:

PIRES PRESCOTT, Sérgio Paulo et al. Formação continuada de docentes do ensino médio nas áreas de ciências da natureza e matemática e suas tecnologias.. UFRJ – Centro de Ciências Matemáticas e da Natureza, Rio de Janeiro, novembro 2005. Disponível em:<http://www.ccmn.ufrj.br/curso/trabalhos/PDF/matematica-trabalhos/conceitos_tecnologias_algebra/c-t-numeros-algebra4.pdf>. Acesso em: 23 maio 2011. 



Xeque-Mate – Estudo da Geometria Analítica utilizando Xadrez


Universidade Federal de Pelotas
Polo: Sapucaia do Sul

               Postagem dos alunos: Luciano B. Coiro, Michele von Hohendorff  e
                                                     Waldir Correia das Neves Junior 



         Contexto histórico da Geometria
         
         No tempo de Euclides, a Geometria limitava-se ao estudo das formas e relações entre os objetos geométricos, como ponto, retas, planos, etc. Esse conhecimento abrangia as medidas de comprimento, área e volume – heranças da matemática dos povos da Antiguidade, como egípcios e babilônicos-, assim como os desenvolvimentos abstratos da geometria de posição, que foram popularizadas pelos matemáticos gregos, em especial os da Escola Pitagórica.
         Essa visão de geometria persistiu por muitos séculos, sendo complementada no século XVI por René Descartes, que criou a Geometria Analítica, cuja função consistia no uso dos poderosos métodos algébricos para a solução dos problemas geométricos, com vantagens evidentes sob o ponto de vista metodológico.
    Conforme Miguel e Miorim, a Geometria pode ser entendida como estudo das propriedades dos objetos e das transformações a que estes são submetidas– desde as transformações mais simples, que alteram a posição de um objeto, por exemplo, às mais complexas, que podem mesmo destruir a sua forma, descaracterizando o objeto.
        
         
         Como trabalhar a Geometria Analítica em sala de aula?
         
        Quando se discute ensinar geometria aos alunos, logo se pensa em utilizar a experiência das medições de determinados planos, visando trabalhar na prática os principais conceitos o ensino da geometria analítica. A utilização de jogos lógicos na matemática para o ensino da geometria também não são novidade.  Ao se discutir o método de ensino da geometria analítica, os softwares são os campeões entre as escolhas entre tantas opções para o estudo de geometria, afinal, a tecnologia possui uma ligação muito forte com estes conceitos, e facilita o processo da aprendizagem dos alunos devido à obtenção dos resultados concretos.

Imagem: Jogo Xadrez Humano

        Discutindo o tema da geometria analítica após a leitura do livro: Discurso sobre o Método (Descartes, René) podemos nos referir a questão da mosca no teto no quarto de Descartes, em que considerando o inseto um ponto e especificando outros dois pontos no teto, a distancia entre eles pode ser encontrada pelo teorema de Pitágoras em que a distância entre os pontos é a raiz da soma dos quadrados das diferenças dessas coordenadas.   

Imagem: Organização das peças para o início do jogo

         Considerando conceitos como vetores, deslocamentos, pontos, planos, retas, trajetórias, relações cartesianas, identidade, reflexão, rotação de ângulos, translação e anti-translação, matrizes, percebemos que são todas abordagens fundamentais, básicas e complexas que podem ser trabalhadas no jogo de Xadrez, portanto, podemos questionar: Se todos esses conceitos estão presentes e fundamentados no Xadrez, por que não utilizarmos este jogo como prática para os estudos da geometria analítica?

Imagem: deslocamento das peças de xadrez

       O xadrez é um jogo matemático, lógico e rico que envolve inúmeros conceitos importantes. Se o compararmos à geometria, temos ainda que em ambos detém métodos de desenvolvimento muito claro, onde no xadrez as peças são movimentadas de forma simples, bem definidas e acabam com isso gerando formações complexas em um plano. 
          Definindo como objetivo para uma peça do jogo, chegar até uma determinada casa, teremos os conceitos estudados na geometria analítica. Se uma peça fica onde estava inicialmente, temos uma identidade, podemos definir uma determinada peça e estabelecer um objetivo para ela, uma determinada trajetória que envolve deslocamento vetorial em um plano, fazendo com que a arrumação das peças presentes no plano se desloque em função desse movimento a obtenham nova formação no jogo. Se considerarmos o movimento em formato de “L” realizado pelo cavalo, temos uma anti-translação.

Imagem: Jogadores posicionando suas "peças"

         Para verificarmos isso, traçarmos esse deslocamento feito pelo cavalo, em forma de vetor em um plano cartesiano. Assim podemos verificar o que esse movimento representa.
         A confecção do tabuleiro do jogo é um momento oportuno para se explorar conceitos geométricos envolvendo também o plano cartesiano, bem como a  confecção das fantasias como chapéus de referência das peças do jogo.
       Todas as peças do jogo traçam retas no plano, isso fica mais evidente para os estudantes se ao invés de usarmos um tabuleiro com peças, os próprios alunos forem as peças do jogo. Assim, terão que eles mesmos executarem os movimentos.

Imagem: alunos explorando a melhor estratégia de jogo

            
              A importância no lúdico em sala de aula

           O processo de aprendizagem escolar vem se modificando com o tempo. Mesmo em um mundo tão evoluído e com crianças e jovens cada vez mais próximos da tecnologia, a aprendizagem não ocorre de forma com que ambos sejam responsáveis por suas ações e construção do próprio conhecimento. Uma vez que a aprendizagem de boa qualidade é direito de toda criança, a mesma ocorre na maioria das vezes de maneira tradicional, onde o professor é quem ensina e a criança é quem aprende, desta forma, cabe ao professor construir estes conhecimentos com os alunos, que pode ocorrer através de jogos e brincadeiras. Segundo Macedo (2005, p.13) “o brincar é fundamental para o nosso desenvolvimento.”

Imagem: Professor Waldir e alunos dos 2ºs e 3ºs anos do Ensino Médio da ETEPortão, analisando o Xadrez Humano onde foram trabalhados os conceitos de Geometria na confecção do tabuleiro nas dimensões proporcionais e na  aplicação matemática do jogo.



Referências Bibliográficas

MIGUEL, Antônio, MIORIM, Maria Ângela. O ensino da Matemática no primeiro grau. 5. ed. São Paulo: Editora, 1991.

LOPES, Sérgio Roberto, VIANA, Ricardo Luiz, LOPES, Shiderlene Vieira de Almeida,  Metodologia do Ensino de Matemática. Curitiba: Ibpex, 2005.

MACEDO, Lino de, PETTY, Ana Lúcia S., PASSOS, Norimar C., Os jogos e o lúdico na aprendizagem escolar. Porto Alegre: Artmed. 2005.

DESCARTES, René, Discurso sobre o Método. Petrópolis: Vozes, 2008.








sábado, 7 de dezembro de 2013


Ensino Lúdico da Geometria Analítica

Gisele Lima, Katia Pereira, Ilsiara Fonseca, Michele Dalmolin, Thais Silveira

Conforme pesquisa realizada, foi no século XVII que René Descartes, em seu livro La Géometrie, estabeleceu um novo método chamado Geometria com coordenadas ou Geometria Analítica, Onde através deste método Descartes procurou relacionar as figuras geométricas (ponto, reta, circunferência...) com os elementos algébricos (pares ordenados, equações...).

Encontramos uma maneira fácil e divertida de introduzir o assunto Geometria Analítica, no ensino fundamental, ou até mesmo no ensino médio (caso perceba alguma dificuldade dos alunos em identificar pontos no plano cartesiano, por exemplo).

Temos como recurso o jogo: Em busca de Diamantes.



O jogo consiste em uma tabuleiro (imagem 1), dois dados, numerado de 1 à 6 e o outro com letras de A à F, além de fichas para representar os pontos encontrados.
Imagem 1
Reunimos dois alunos em cada tabuleiro, cada jogador na sua vez, lança os dados e marca com uma ficha a posição encontrada, por exemplo: número 1 letra E, deve marcar seu ponto nesta posição. Caso a posição tenha alguma instrução, deve segui-la.

Se ao jogar os dados, sair alguma casa que já esta ocupada, deve-se jogar novamente.

O objetivo geral do jogo é colocar fichas sobre todas as casas onde há diamantes.

Ao final é só contar os diamantes das casas que cada um conseguiu e ver quem obteve a maior quantidade.

Após ter encontrado o ganhador, passamos para a parte teórica do conteúdo, o nosso objetivo específico, a Geometria Analítica.

Devemos dialogar com os alunos, mostrando que o dado numérico refere-se ao Eixo das Ordenadas (eixo y) e o dado das letras refere-se ao Eixo das Abscissas (eixo x).
Após esta compreensão, pedimos para eles fazerem uma nova rodada, utilizando o outro tabuleiro (imagem 2) anotando os pares ordenados e representando-os no mesmo.

Imagem 2

Em seguida entregamos outro tabuleiro (imagem 3) e pedimos para identificarem os pontos representados pelos diamantes. Assim poderemos verificar se existe alguma dúvida ou dificuldade quanto à representação de pontos no plano cartesiano.

Imagem 3

Temos este jogo como grande aliado na introdução à Geometria Analítica, um recurso eficiente e bem aceito pelos alunos.



Referências: TOSSATO, Carla Cristina. Coleção Idéias e Relações, Matemática 2. Ed. Nova Didática, 2001. Páginas: 154 e 155.

quarta-feira, 4 de dezembro de 2013

Introdução à Geometria Analítica - Software

EIXO GEOMETRIAS: TRATAMENTO ANALÍTICO
ALUNOS: Alex S. L. Viacava, Flávio Barcellos alff. André Ricardo Lessa e Marcos Santos Silva


Embora algumas pessoas tenham resistência às vantagens do uso de computadores como facilitadores de aprendizagem, são inúmeros os estudos nessa área que atestam a sua eficiência para o
desenvolvimento do pensar matemático. Ricardo de Souza Santos, em sua dissertação de mestrado pela
UFRGS, apresenta como pertinente o uso “de recursos como internet e softwares educacionais, pois abrem
um leque de possibilidades didáticas, modificando as relações entre professor e aluno.” (2009, p.2)
A geometria analítica estuda a geometria através das propriedades algébricas, pode-se dizer que é
o estudo de figuras geométricas por meio de equações. A propriedade de permutar entre a geometria e a
álgebra, como cita SANTOS (2009, p.1) é parte integrante dos PCNs. Alguns softwares educacionais apresentam essa propriedade, como o Grafequation, o Sketchup, o Geogebra e o Cabri 3D. Destes, destaco o Geogebra, cujo nome deriva da aglutinação das palavras geometria e álgebra.
O Geogebra é um software gratuito, baseado na plataforma Java e de grande utilidade para o
entendimento da Geometria analítica, pois é de fácil utilização, já que apresenta os comandos em
português. Possui três zonas de trabalho em sua interface, onde se apresenta a zona algébrica, gráfica e de
cálculo (Figura 1). Dessa forma as representações de um objeto estão dinamicamente relacionadas, de forma que alterando a equação a figura se alterará e vice-versa.
Figura 1 – Interface do Geogebra
Fonte: Hohenwarter, 2009 p.6

Acho que a maior vantagem do Geogebra é proporcionar ao aluno a prática dos conceitos teóricos que ele estuda em sala de aula, através de uma representação dinâmica e de rápida construção e alteração. A utilização do Geogebra não substitui a importância de que o aluno saiba construir figuras geométricas e gráficos manualmente, mas é relevante para a otimização do tempo de
alunos e professores.
São inúmeras as possibilidades que o Geogebra apresenta, como a construção de Pontos, Vetores,
Segmentos, Retas, Semirretas, Polígonos, Seções cônicas, Ângulos, Imagens, Funções, Listas e Sequências,
Matrizes, entre outros.
Muitos são os relatos de uso e as sugestões de atividades disponíveis na internet para a utilização do Geogebra, destaco a de Robertoo Ferreira em seu artigo “Ensinando Matemática com o Geogebra”.
Nele são apresentados exemplos de atividades realizadas com alunos, para desenvolver a compreensão
destes sobre a geometria analítica. Na Figura 2, temos uma destas atividades, que consiste na construção de um triângulo escaleno e posterior cálculo de perímetro, área e ângulos.
Figura 2 – Triângulo Escaleno com Geogebra
Fonte: Ferreira, 2010 p. 5

Outro exemplo interessante é o da demonstração do teorema da tangente, apresentado na Figura
3. Destaco ainda a representação gráfica de funções, como temos por exemplo na Figura 4. Atividades que
proponham que os alunos construam a própria aprendizagem tendem a ser mais interessantes e a
despertar a curiosidade e a atenção dos alunos. Para cumprir as tarefas é preciso que o aluno utilize seus
conhecimentos teóricos sobre geometria e álgebra, colocando-os em prática com as construções no
Geogebra.
Figura 3 –Demonstração do Teorema da Tangente com Geogebra
Fonte: Ferreira, 2010 p. 12

Figura 4 –Gráfico da função x² + 4x + 3 com Geogebra
Fonte: Ferreira, 2010 p. 14

Assim, com base no que foi exposto, pode-se afirmar que a informática educacional, se bem utilizada, é um importante recurso de aprendizagem. Claro que o professor precisa ter domínio do software para utilizá-lo e os alunos necessitam de certa familiaridade com o computador, mas de modo geral sua utilização é vantajosa para ambas as partes. Ressaltando que o professor deve saber claramente quais os objetivos que pretende alcançar com o uso da tecnologia e não somente utilizá-la por conveniência. Destaco a utilização do Geogebra como uma possibilidade de reflexão crítica e de construção do conhecimento através da prática.


Referências:

FERREIRA, Roberto Claudino. Ensinando Matemática com o Geogebra. ENCICLOPÉDIA BIOSFERA, Centro Científico Conhecer - Goiânia, vol.6, N.10, 2010. Disponível em www.conhecer.org.br/enciclop/2010b/ensinando.pdf Acessado em 15/10/2013;

HOHENWARTER, Markus. Ajuda Geogebra – manual oficial da versão 3.2. 2009. Disponível em

SANTOS, Ricardo de Souza. Tecnologias Digitais no Ensino de Geometria Analítica. X Encontro Gaúcho de Educação Matemática. Junho de 2009, Ijuí – RS.


Introdução à Geometria Analítica

EIXO GEOMETRIAS: TRATAMENTO ANALÍTICO
ALUNOS: Alex S. L. Viacava, Flávio Barcellos alff. André Ricardo Lessa e Marcos Santos Silva


Após assistir a vários vídeos, escolhemos o vídeo abaixo para iniciar os trabalhos.