RAZÃO ÁUREA - Departamento de Matemática
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS<br />
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS<br />
CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO PARA PROFESSORES DO ENSINO<br />
FUNDAMENTAL E MÉDIO<br />
MONOGRAFIA<br />
<strong>RAZÃO</strong> <strong>ÁUREA</strong><br />
BELO HORIZONTE - 2008
ALUNO:<br />
Jurandir Jacques <strong>de</strong> Carvalho<br />
PROFESSOR ORIENTADOR<br />
Renato José <strong>de</strong> Moura
Sumário<br />
Introdução...................................................................................................................................<br />
3<br />
Desenvolvimento........................................................................................................................<br />
9<br />
Razão áurea.............................................................................................................................9<br />
Calculando o número áureo....................................................................................................9<br />
Construindo o segmento áureo por meio <strong>de</strong> régua e compasso............................................10<br />
Construção do retângulo áureo a partir do menor lado.........................................................13<br />
Triângulo áureo.....................................................................................................................14<br />
Aplicações do Teorema.........................................................................................................15<br />
O pentagrama <strong>de</strong> Pitágoras (V séc. aC. )..............................................................................16<br />
Retângulo áureo....................................................................................................................16<br />
Um problema curioso sobre congruência <strong>de</strong> triângulos........................................................19<br />
A seqüência <strong>de</strong> Fibonacci e o número áureo.........................................................................23<br />
Limite <strong>de</strong> uma seqüência.......................................................................................................24<br />
Seqüências <strong>de</strong> Cauchy...........................................................................................................25<br />
Curiosida<strong>de</strong>s..............................................................................................................................<br />
27<br />
Bibliografia<br />
.............................................................................................................................. 30
Introdução<br />
A contagem, certamente, sempre fascinou a espécie humana. Os “números”, por exemplo, para<br />
os pitagóricos (nome dado aos componentes da socieda<strong>de</strong> secreta fundada por Pitágoras) regia o<br />
universo. Inclusive o lema dos pitagóricos era “tudo é número”.<br />
Pitágoras nasceu em Samos, uma das ilhas do Do<strong>de</strong>caneso, mas se estabeleceu em Crotona,<br />
local chamado <strong>de</strong> Magna Grécia, hoje Itália.<br />
A escola pitagórica era extremamente conservadora, tendo no bojo um código <strong>de</strong> conduta rígido<br />
e inflexível. Existem relatos dos quais se atribuem que seus membros eram vegetarianos.<br />
Não há documentos explícitos daquela época, por isso Pitágoras continua sendo uma figura<br />
enigmática e obscura, muito embora fossem muitas as obras escritas sobre Pitágoras, inclusive umas <strong>de</strong><br />
Aristóteles, mas se per<strong>de</strong>ram.<br />
Ao transcrever a obra geométrica <strong>de</strong> Tales, Proclo diz que:<br />
Pitágoras, que veio <strong>de</strong>pois <strong>de</strong>le, transformou essa ciência numa forma liberal <strong>de</strong> instrução, examinando seus<br />
princípios <strong>de</strong>s<strong>de</strong> o início e investigando os teoremas <strong>de</strong> modo imaterial e intelectual. Descobriu a teoria das proporcionais<br />
e a construção <strong>de</strong> figuras cósmicas.[Boyer, 1996,p. 33]<br />
Aceitando ou não essa afirmação, é notável que os pitagóricos <strong>de</strong>sempenhassem um papel<br />
importante, talvez imprescindível, na história da matemática. No Egito e Mesopotâmia a aritmética e a<br />
geometria, pouco intelectualizadas, eram praticadas com um caráter um tanto prático e experimental<br />
para resolver problemas específicos e potencializados, referenciados às pirâmi<strong>de</strong>s ou herança <strong>de</strong> terras<br />
(sentido genérico). Pouco parecido com aquilo que se pretendiam os pitagóricos.<br />
Veja por exemplo o que faziam os pitagóricos ao construir o pentagrama ou pentágono<br />
estrelado. Começamos com um pentágono regular: (Fig. 1) traçando em seguida as cinco<br />
diagonais, essas se interceptam em pontos , que formam outro pentágono regular.<br />
Observem que os triângulos e são isósceles e semelhantes, observe também que há vários<br />
pares <strong>de</strong> triângulos congruentes. Mas, o mais notável e belo é que os pontos , divi<strong>de</strong>m<br />
as diagonais <strong>de</strong> forma surpreen<strong>de</strong>nte. Cada ponto divi<strong>de</strong> a diagonal em dois segmentos diferentes, tais<br />
que a razão da diagonal para o maior dos segmentos é igual à <strong>de</strong>ste para o segmento menor. Essa<br />
partição das diagonais é a chamada e bem conhecida como “secção áurea” <strong>de</strong> um segmento, embora<br />
esse nome viesse a ser usado quase dois mil anos <strong>de</strong>pois. Mais ou menos na época Kepler escrevia em<br />
lírica:<br />
4
A geometria tem dois gran<strong>de</strong>s tesouros: um é o teorema <strong>de</strong> Pitágoras; o outro, a divisão <strong>de</strong> um segmento em<br />
média e extrema razão. O primeiro po<strong>de</strong> ser comparado a uma medida <strong>de</strong> ouro; o segundo po<strong>de</strong>mos chamar <strong>de</strong> jóia<br />
preciosa. [Boyer, 1996, p.35].<br />
Uma das proprieda<strong>de</strong>s mais interessante da secção é que, ela se auto propaga.<br />
Veja o que isso significa.<br />
Dado um segmento (Fig. 2) e sobre este um ponto , sendo que divi<strong>de</strong> em média e<br />
extrema razão, isto é, está para assim como está para . Se sobre o segmento maior, aqui<br />
refiro a , marcamos um ponto tal que , então o segmento por sua vez ficará<br />
subdividido em média e extrema razão pelo ponto (isso será <strong>de</strong>monstrado no <strong>de</strong>senvolvimento da<br />
monografia). Esse processo po<strong>de</strong> ser repetido in<strong>de</strong>finidamente, o que caracteriza a autopropagação.<br />
5
Não se sabe, até on<strong>de</strong> os pitagóricos foram com este processo, ou se pelo menos fora observado<br />
por eles, ou se tiraram conclusões concernentes ao mesmo. Não se tem conhecimento se os pitagóricos<br />
<strong>de</strong> cerca <strong>de</strong> 500 a.C. sabiam dividir um segmento em média e extrema razão, não se <strong>de</strong>ve respon<strong>de</strong>r<br />
com segurança, embora, fosse muito provável que sim.<br />
A construção e a divisão <strong>de</strong> um segmento em média e extrema razão, equivale à resolução <strong>de</strong><br />
uma equação do segundo grau. Observe que po<strong>de</strong>mos chamar o segmento , e<br />
. Então pela <strong>de</strong>finição da secção áurea e multiplicando médios e extremos<br />
temos a equação .<br />
Essa equação já havia sido resolvida pelos babilônios e Pitágoras po<strong>de</strong>ria ter aprendido com<br />
eles como resolver algebricamente esta equação. No entanto, se é um número racional, não existe um<br />
número racional que satisfaça a equação. Pitágoras teria percebido isso? Certamente que não.<br />
Possivelmente os pitagóricos tenham usado, no lugar do método algébrico utilizado pelos babilônios,<br />
algo parecido com aquilo que Eucli<strong>de</strong>s usou em: Os elementos II,11 e VI,30; um processo geométrico<br />
para dividir um segmento <strong>de</strong> reta AB em média e extrema razão. Eucli<strong>de</strong>s construía um quadrado<br />
(Fig. 3) sobre o segmento . Em seguida “bissectava” pelo ponto , traçava e<br />
prolongava a reta até tal que . Em seguida completava o quadrado e o ponto<br />
era então encontrado. Veja que o problema estava resolvido, (que será mostrado no<br />
<strong>de</strong>senvolvimento da monografia).<br />
6
Se fosse possível conhecer a solução que os pitagóricos adotavam para o problema da secção<br />
áurea, certamente muitas respostas teríamos e com bastante êxito no avanço e esclarecimento no que<br />
diz respeito ao nível e características da matemática pré-socrática.<br />
Segundo Boyer (1996, p. 50), “a essência <strong>de</strong> tudo, na geometria como nas questões práticas e<br />
teóricas da vida do homem, po<strong>de</strong> ser explicada em termos <strong>de</strong> arithmos, ou das proprieda<strong>de</strong>s intrínsecas<br />
dos inteiros e suas razões, era um artigo <strong>de</strong> fé fundamental do pitagorismo”. Certamente os pilares do<br />
fundamentalismo e rigor da escola pitagórica, começaram a ruir quando eles perceberam que os<br />
inteiros eram insuficientes para <strong>de</strong>screver até mesmo algumas das proprieda<strong>de</strong>s mais simples e<br />
rudimentares, como por exemplo, comparar a diagonal <strong>de</strong> um quadrado ou <strong>de</strong> um cubo ou <strong>de</strong> um<br />
pentágono com seu respectivo lado. Tais segmentos são incomensuráveis, não importa quão pequeno<br />
ou quão gran<strong>de</strong> seja a unida<strong>de</strong> <strong>de</strong> medida. Como ou quando foram feitas essas <strong>de</strong>scobertas não se tem<br />
notícias, ou não se sabem, mas muito se escreveu em <strong>de</strong>corrência e apoio <strong>de</strong> uma ou outra hipótese.<br />
Não há fundamentação teórica para a primeira <strong>de</strong>scoberta da incomensurabilida<strong>de</strong> pelos hindus, nem<br />
mesmo que Pitágoras conhecesse tamanho problema, provavelmente essa <strong>de</strong>scoberta fora feita por<br />
pitagóricos em meados <strong>de</strong> 410 a. C. Alguns dizem que foi Hipasus <strong>de</strong> Metaponto no fim do quinto<br />
século a. C, outros dizem que foi meio século <strong>de</strong>pois.<br />
Se construirmos um pentágono regular e traçarmos as cinco diagonais, elas formam um<br />
pentágono regular menor (Fig. 4) e as diagonais do segundo formam um terceiro pentágono regular,<br />
que é menor ainda. Po<strong>de</strong>mos continuar a traçar diagonais e teremos sempre um pentágono cada vez<br />
menor, isso ocorre in<strong>de</strong>finidamente, assim po<strong>de</strong>mos concluir que a razão da diagonal para o lado num<br />
pentágono regular não é racional. A irracionalida<strong>de</strong> <strong>de</strong>ssa razão fora mostrada na (Fig. 2), que<br />
argumenta sobre a autopropagação da secção áurea. Talvez esta tenha sido a <strong>de</strong>scoberta da proprieda<strong>de</strong><br />
que levou a revelação por Hipasus, da incomensurabilida<strong>de</strong>? Não há documentos que provam isso, mas<br />
a sugestão é aceitável. Então não seria mas que primeiro revelou a existência <strong>de</strong> medidas<br />
incomensuráveis, pois a solução da equação nos leva a como sendo a razão entre o<br />
lado <strong>de</strong> um pentágono regular e a diagonal.<br />
7
Neste trabalho, propomo-nos a estudar a questão sobre secção áurea, organizamos o trabalho da<br />
seguinte forma:<br />
Conceituamos a razão áurea, calculando o número áureo e construindo o segmento áureo por<br />
meio <strong>de</strong> régua e compasso.<br />
Construção do retângulo áureo a partir do menor lado, através do teorema <strong>de</strong> Pitágoras.<br />
Demonstramos o teorema que mostra que o triângulo isósceles com ângulos <strong>de</strong> é<br />
áureo. A partir <strong>de</strong>ste, construímos o <strong>de</strong>cágono regular e o pentágono regular.<br />
Vemos ainda o pentagrama <strong>de</strong> Pitágoras. O retângulo áureo com outros retângulos embutidos e<br />
a relação entre seus lados e a seqüência <strong>de</strong> Fibonacci. Algumas curiosida<strong>de</strong>s (aplicações).<br />
Finalmente a seqüência <strong>de</strong> Fibonacci e o número áureo. Calculando inclusive o limite que nos<br />
leva a este número.<br />
8
Razão áurea<br />
Desenvolvimento<br />
Dizemos que um ponto divi<strong>de</strong> um segmento em média e extrema razão significa que este fora<br />
seccionado <strong>de</strong> forma notável. Dando origem a dois segmentos <strong>de</strong>siguais. Partindo <strong>de</strong>sses segmentos<br />
temos a razão áurea, ou seja, a relação que a <strong>de</strong>fine como:<br />
da figura ao lado,<br />
Calculando o número áureo<br />
Basta chamar e ou ainda . Fazendo as substituições<br />
teremos:<br />
logo , com , segue que .<br />
Definindo obtemos a seguinte equação <strong>de</strong> segundo grau, cujas<br />
soluções são , mas e (Fig. 5) são positivos, logo rejeitamos e<br />
consi<strong>de</strong>ramos a outra solução que é chamado <strong>de</strong> número áureo (segundo<br />
Boyer).<br />
Vamos <strong>de</strong>ixar claro aqui a escolha <strong>de</strong>ste número , como sendo<br />
Muito embora, há escolas que consi<strong>de</strong>ram como .<br />
Não importa qual <strong>de</strong>les seja escolhido, o que nos interessa é a razão áurea. Mas, segundo Boyer<br />
(pág.50), optamos por consi<strong>de</strong>rar o número áureo por .<br />
9
Ao longo <strong>de</strong>sta monografia teremos a oportunida<strong>de</strong> <strong>de</strong> verificar diversas aplicações nas quais<br />
este número aparecerá “naturalmente”.<br />
Construindo o segmento áureo por meio <strong>de</strong> régua e compasso<br />
Dado um seguimento qualquer, obtemos o ponto médio <strong>de</strong> da seguinte maneira, com<br />
centro do compasso em e em traçamos circunferências que se interceptam como mostra a figura<br />
abaixo, ligando os pontos on<strong>de</strong> os arcos interceptaram (visto em vermelho).<br />
Usando régua e compasso, traçamos uma reta perpendicular a , pelo ponto com meta<strong>de</strong> do<br />
comprimento <strong>de</strong> ;<br />
Veja o traçado:<br />
Com o compasso faça centro em , traçando uma circunferência que intercepte a perpendicular<br />
no ponto <strong>de</strong> raio .<br />
10
O novo segmento é perpendicular a medindo a meta<strong>de</strong> <strong>de</strong> . Unindo os pontos e<br />
obtemos um triângulo ;<br />
do triângulo;<br />
Com o centro do compasso em abrindo até , marcamos um novo ponto em (hipotenusa)<br />
Finalmente com o centro do compasso no vértice , abrindo até marcamos em o ponto<br />
. Este é o ponto que divi<strong>de</strong> o segmento em média e extrema razão, ou ainda, a maior parte <strong>de</strong> é<br />
... vezes a menor parte <strong>de</strong> .<br />
11
De fato, sendo , mostraremos que .<br />
Como o é retângulo pelo teorema <strong>de</strong> Pitágoras obtemos<br />
, o que nos dá que é o número <strong>de</strong>sejado.<br />
12<br />
, cujas soluções são
Construção do retângulo áureo a partir do menor lado<br />
é perpendicular a e<br />
é o ponto médio do segmento . Com o centro em traçamos o arco , sendo que<br />
pertence a reta e é interno ao segmento .<br />
Como , po<strong>de</strong>mos aplicar o teorema <strong>de</strong> Pitágoras no triângulo e obtemos<br />
congruentes.<br />
Definição: Um triângulo é chamado isósceles se pelo menos dois <strong>de</strong> seus lados forem<br />
Teorema: Em um triângulo isósceles com ângulos <strong>de</strong> , a bissetriz interna <strong>de</strong> um<br />
dos ângulos <strong>de</strong> divi<strong>de</strong> o lado oposto em média e extrema razão.<br />
13
Demonstração:<br />
Consi<strong>de</strong>re o triângulo ABC com tais proprieda<strong>de</strong>s, tal que<br />
. Então temos que .<br />
Seja a interseção da bissetriz <strong>de</strong> com o lado .<br />
Afirmamos que o ponto divi<strong>de</strong> o segmento em<br />
média e extrema razão.<br />
De fato, sejam .<br />
Se é bissetriz do ângulo , então obteremos dois novos triângulos isósceles,<br />
e (veja a figura acima), este por sua vez é semelhante ao .<br />
De fato, observe que seus ângulos internos e correspon<strong>de</strong>ntes são respectivamente congruentes.<br />
Do (isósceles) temos .<br />
Como o ponto está em , então: .<br />
Do temos , logo , mas, da<br />
semelhança dos triângulos .<br />
fazendo ,<br />
obtemos . Concluímos então que o ponto divi<strong>de</strong> o segmento em média e<br />
extrema razão.<br />
14
Triângulo áureo<br />
Veja que no triângulo isósceles acima, po<strong>de</strong>mos construir vários triângulos embutidos<br />
semelhantes ao primeiro, estes triângulos são chamados <strong>de</strong> triângulos áureos, abaixo temos uma<br />
ilustração sobres estes triângulos.<br />
Aplicações do Teorema<br />
Através do teorema acima po<strong>de</strong>mos construir diversas figuras geométricas relacionadas ao<br />
triângulo acima, como o <strong>de</strong>cágono regular e o pentágono regular.<br />
Com o centro do compasso em traçamos a circunferência <strong>de</strong> raio<br />
, mas, o ângulo é igual a , logo ao longo<br />
da circunferência marcamos os pontos (com auxilio do compasso) na qual<br />
. Ligando os pontos temos o <strong>de</strong>cágono regular.<br />
15
Po<strong>de</strong>mos construir também o pentágono através do Teorema anterior da seguinte forma:<br />
A partir do ponto B, ligando os pontos <strong>de</strong> maneira intercalada, teremos o pentágono regular.<br />
O pentagrama <strong>de</strong> Pitágoras (V séc. aC. )<br />
O pentágono regular, certamente, era para os pitagóricos a figura mais importante, pois suas<br />
diagonais dão origem ao pentagrama, também chamado <strong>de</strong> pentágono regular estrelado que era o<br />
símbolo da escola dos pitagóricos.<br />
Dado um pentágono regular e suas diagonais teremos triângulos congruentes on<strong>de</strong> cada um<br />
<strong>de</strong>les divi<strong>de</strong> uma diagonal em dois segmentos <strong>de</strong>siguais, dividindo qualquer uma <strong>de</strong>las em média e<br />
extrema razão.<br />
16
Retângulo áureo<br />
Definição: Um retângulo é chamado áureo se possui a seguinte proprieda<strong>de</strong>: se<br />
extrairmos um quadrado , o retângulo , será semelhante ao primeiro retângulo dado<br />
Ou seja, se e são os lados do retângulo , então com base na <strong>de</strong>finição acima é<br />
válida a relação<br />
Afirmamos agora que o retângulo também é um retângulo áureo. Veja a <strong>de</strong>monstração.<br />
De fato, como .<br />
Assim .<br />
Concluímos que o retângulo <strong>de</strong> lados e é áureo.<br />
Usando o mesmo raciocínio po<strong>de</strong>mos afirmar que os retângulos <strong>de</strong> lados e <strong>de</strong><br />
lados são áureos.<br />
17
Dizemos ainda, dados dois números positivos e , que satisfaça a relação , po<strong>de</strong>mos<br />
formar a seqüência:<br />
Generalizando, temos:<br />
que é a seqüência:<br />
em que<br />
Mais adiante voltaremos a estudar esta seqüência <strong>de</strong> números.<br />
Este raciocínio nos garante, que quaisquer dois elementos consecutivos <strong>de</strong>sta seqüência nos dão<br />
um retângulo áureo e que o processo <strong>de</strong> retirarmos quadrados <strong>de</strong> retângulos áureos nos levam a uma<br />
seqüência infinita <strong>de</strong> retângulos áureos, com tamanhos cada vez menores ten<strong>de</strong>ndo a zero.<br />
Veja:<br />
Eucli<strong>de</strong>s em Os elementos II. 11 e novamente em VI.30, como base em um diagrama, que é<br />
visto em muitos livros hoje em dia, para “ilustrar”(Boyer) a proprieda<strong>de</strong> interativa da secção áurea. Ao<br />
Gnômon marcamos o ponto , para completar o retângulo , e <strong>de</strong>ntro do retângulo<br />
menor , (Boyer, p. 76) semelhante ao retângulo maior , com , construímos outro<br />
Gnômon . Os retângulos , , , e são semelhantes e são<br />
retângulos áureos. Quanto aos gnomos são todos semelhantes entre si. Continuando a construir gnomos<br />
in<strong>de</strong>finidamente, teremos uma seqüência infinita <strong>de</strong> retângulos encaixantes semelhantes, que ten<strong>de</strong> a<br />
um ponto limite . Veja que é o ponto <strong>de</strong> intercecção das retas (diagonais) e é também o pólo<br />
<strong>de</strong> uma espiral logarítmica segundo Boyer (Pág.76) tangente aos lados dos retângulos nos postos<br />
18
A espiral não tangencia, veja o site:<br />
http://jwilson.coe.uga.edu/EMT668/EMAT6680.F99/Erbas/KURSATgeometrypro/gol<strong>de</strong>n%20rectangle/gol<strong>de</strong>nrec%26logspiral<br />
Os pontos e são aqueles que divi<strong>de</strong>m os lados dos retângulos em média e<br />
extrema razão (secção áurea). As diagonais e são perpendiculares.<br />
Um problema curioso sobre congruência <strong>de</strong> triângulos<br />
Dois triângulos são congruentes se pu<strong>de</strong>rem ser sobrepostos por meio <strong>de</strong> translações, rotações<br />
ou simetrias axiais. Se os seus três lados e seus três ângulos respectivamente correspon<strong>de</strong>ntes forem<br />
iguais, eles são congruentes. São os casos <strong>de</strong> congruência conhecidos: ,<br />
sendo que é o lado do triângulo, é um ângulo interno e é um ângulo oposto pelo vértice.<br />
Existe um problema bastante interessante sobre congruência <strong>de</strong> triângulos que é o seguinte: é<br />
possível encontrarmos pares <strong>de</strong> triângulos que possuem cinco elementos congruentes, mas estes<br />
triângulos não são congruentes?<br />
A resposta a esta questão é sim, como po<strong>de</strong>mos ver sua solução a seguir.<br />
Note que os triângulos não po<strong>de</strong>m ter três lados respectivamente congruentes, pois, sendo<br />
assim, eles seriam congruentes. Baseado nessa premissa, concluímos que os elementos que compõem<br />
os dois triângulos estão dispostos da seguinte maneira: três ângulos congruentes e dois lados também<br />
congruentes.<br />
19
Isso indica que os triângulos são semelhantes e, portanto seus lados são proporcionais.<br />
Sejam dois triângulos e seus lados respectivamente. (as letras aqui indicam<br />
lados e medidas <strong>de</strong> seus lados)<br />
Como fora dito, eles são semelhantes, logo, seus lados correspon<strong>de</strong>ntes são proporcionais, no<br />
entanto, nem todas as correspondências são possíveis. Como se segue:<br />
Lados iguais não po<strong>de</strong>m ser correspon<strong>de</strong>ntes, se assim o fosse, teríamos:<br />
e os triângulos seriam congruentes.<br />
A correspondência não seria plausível pois implicaria , ou seja,<br />
que nos leva a concluir que eles seriam congruentes.<br />
Então, o lado correspon<strong>de</strong>nte a tem que ser ou . Suponhamos que seja o lado . Isso nos<br />
leva a seguinte proporção:<br />
, implicando que: , com .<br />
Em outras palavras, se dois triângulos não congruentes com cinco elementos respectivamente<br />
congruentes, os lados <strong>de</strong> um dos triângulos serão formados pela Progressão Geométrica e<br />
os lados do outro, a Progressão Geométrica .<br />
Há uma proprieda<strong>de</strong> na formação <strong>de</strong> um triângulo que diz que o lado maior será menor que a<br />
soma dos outros dois lados.<br />
Para satisfazer essa proprieda<strong>de</strong> tomamos um dos triângulos com os números , no qual:<br />
Da primeira condição:<br />
Calculando as raízes:<br />
.<br />
ou<br />
dividindo os termos da inequação por , resultar em e<br />
20
Logo:<br />
Para a segunda condição, veja a equivalência, calculando as<br />
raízes:<br />
21
Logo:<br />
Juntando os dois resultados, para que sejam lados <strong>de</strong> um triângulo é preciso que<br />
ou seja, <strong>de</strong>ve estar entre os números <strong>de</strong> ouro.<br />
Observe a figura abaixo: começando com o triângulo <strong>de</strong> lado , cada par <strong>de</strong> triângulos com<br />
um lado em comum satisfaz as condições do problema.<br />
22
A seqüência <strong>de</strong> Fibonacci e o número áureo<br />
A seqüência <strong>de</strong> Fibonacci é concebida por Em outras palavras o termo<br />
posterior é a soma dos dois números antecessores, que é sempre igual ao sucessor aos dois aqui<br />
referidos, estes números são chamados também <strong>de</strong> números <strong>de</strong> Fibonacci. Verifica-se que tomando<br />
como <strong>de</strong>finição <strong>de</strong>ssa seqüência temos para todo natural, que: ,<br />
.<br />
Essa seqüência não é limitada superiormente, contudo existe um fato interessante: tomando as<br />
razões <strong>de</strong> cada termo pelo seu antecessor, obtemos outra seqüência numérica cujo termo geral é dado<br />
por:<br />
que é uma seqüência limitada conforme veremos abaixo. Consi<strong>de</strong>rado a seqüência <strong>de</strong> Fibonacci como<br />
um conjunto da forma e a razão <strong>de</strong> cada número pelo seu antecessor, obtemos<br />
outra seqüência:<br />
Percebe-se facilmente o que ocorre quando colocamos essas razões sucessivas (altura) em um<br />
gráfico, on<strong>de</strong>, o eixo horizontal é a seqüência <strong>de</strong> Fibonacci:<br />
As razões vão se aproximando <strong>de</strong> um valor já conhecido por nós, como o número <strong>de</strong> ouro<br />
(número áureo), que é representado pela letra grega . Aliás, quando n ten<strong>de</strong> para o infinito, o limite é<br />
exatamente o número áureo .<br />
23
Algumas consi<strong>de</strong>rações sobre seqüências<br />
Definição: Uma seqüência <strong>de</strong> números reais é uma função , <strong>de</strong>finida no conjunto<br />
Representação:<br />
dos números naturais e tomando valores no conjunto dos números reais.<br />
é chamado <strong>de</strong> termo <strong>de</strong> or<strong>de</strong>m .<br />
Diz-se que a seqüência é limitada, quando existem números reais tais que<br />
para todo . Que significa que todos os termos da seqüência pertencem ao intervalo . (Elon,<br />
vol.1, pág. 101)<br />
Limite <strong>de</strong> uma seqüência<br />
Definição: Diz-se que o número real é limite da seqüência <strong>de</strong> números reais, e escreve-se<br />
, quando para cada número real , dado arbitrariamente, for possível obter um<br />
inteiro tal que , sempre que . (Elon, vol.1 pág.107)<br />
Simbolicamente temos:<br />
Quando , dizemos que a seqüência converge para ou ten<strong>de</strong> para e indicamos<br />
. Se uma seqüência possui limite, ela é chamada convergente.<br />
Teorema 1: Toda seqüência convergente é limitada (ver <strong>de</strong>monstração em Elon, vol.1, pág. 110)<br />
Observação: A recíproca é falsa: a seqüência é limitada mas não é convergente porque<br />
possui limites diferentes.<br />
24
Seqüências <strong>de</strong> Cauchy<br />
Veremos agora que o critério usado por Cauchy nos dará uma condição, suficiente e também<br />
necessária, para a convergência <strong>de</strong> uma seqüência <strong>de</strong> números reais.<br />
Seja uma seqüência <strong>de</strong> números reais. é uma seqüência <strong>de</strong> Cauchy se:<br />
Dado um número real , po<strong>de</strong>-se obter tal que e implica .<br />
Isto significa dizer que seus termos , , para valores suficientemente gran<strong>de</strong>s dos índices<br />
se aproximam arbitrariamente uns dos outros.<br />
Teorema 2: Toda seqüência convergente é <strong>de</strong> Cauchy. (Demonstração, ver Elon vol.1, pág.126)<br />
Lema: Toda seqüência <strong>de</strong> Cauchy é limitada. ( Demonstração, ver Elon vol.1, pág.126,127)<br />
Teorema 3: Toda seqüência <strong>de</strong> Cauchy <strong>de</strong> números reais é convergente.(Demonstração, ver Elon vol.1,<br />
pág. 127)<br />
Mostremos agora que a seqüência , sendo que dada pela seqüência <strong>de</strong><br />
Fibonacci, converge, e converge para o número , isto é , que é o número áureo. Para<br />
isso, mostraremos que é uma seqüência <strong>de</strong> Cauchy e, portanto, pelo Teorema 3, a seqüência<br />
converge.<br />
Seja dado. Devemos mostrar que existe tal que se , então<br />
.<br />
Como é estritamente crescente, é possível encontrarmos tal que<br />
Usaremos alguns fatos:<br />
segundo fato é a <strong>de</strong>finição da Seqüência <strong>de</strong> Fibonacci<br />
Assim, se , temos,<br />
. (*)<br />
25
Suponhamos que<br />
n > m.<br />
Por II, temos que<br />
Portanto, substituindo na igualda<strong>de</strong> acima, e prosseguindo indutivamente, conforme a expressão II<br />
acima,<br />
Pelo fato e aplicando a <strong>de</strong>sigualda<strong>de</strong> triangular na última expressão temos:<br />
sendo que na última passagem usamos (*) acima.<br />
Portanto a seqüência é <strong>de</strong> Cauchy.<br />
Logo existe um tal que<br />
Agora, como<br />
concluímos que<br />
Resolvendo a equação , chegamos ao número<br />
26
Curiosida<strong>de</strong>s<br />
As aplicações da secção áurea são datadas <strong>de</strong> anos antes <strong>de</strong> Cristo. No<br />
Egito antigo, por exemplo, em muitos hieróglifos tem proporções áurea.<br />
Na figura acima, a letra (h) é na verda<strong>de</strong> uma espira dourada. Os egípcios quando usavam os<br />
pés e as mãos como hieróglifos, <strong>de</strong>monstravam um cuidado especial, sobre o corpo, como razão áurea<br />
em suas proporções. Veja que o (p) e o (sh) são retângulos áureos .<br />
O escaravelho é um símbolo egípcio muito importante. Ele po<strong>de</strong> ser re<strong>de</strong>senhado em um<br />
retângulo áureo. Se for <strong>de</strong>senhado a partir do centro do inseto, o retângulo po<strong>de</strong> ser dividido.<br />
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O olho <strong>de</strong> Rá, outro símbolo importante do Egito antigo. Ele simboliza o rei Sol Rá, o mais<br />
importante <strong>de</strong>us egípcios. Este símbolo é notado nos sarcófagos dos mortos. Po<strong>de</strong> ser <strong>de</strong>senhado como<br />
retângulo áureo.<br />
Muitas foram as aplicações da secção áurea, nos seus templos religiosos, em suas pirâmi<strong>de</strong>s.<br />
Também a razão áurea foi muito aplicada na Grécia antiga.<br />
Um dos mais antigos momentos já visto é o Partenon Grego (entre 447 e 433 aC), templo<br />
representativo do século <strong>de</strong> Péricles, contém a razão <strong>de</strong> ouro no retângulo que contem a fachada<br />
( largura/altura ), isso nos revela a preocupação <strong>de</strong> realizar uma obra <strong>de</strong> alta beleza e harmonia. O<br />
arquiteto e construtor <strong>de</strong>ssa obra foi Fídias. Como já sabemos, a inicial do nome do arquiteto é a letra (<br />
) que é <strong>de</strong>signada para <strong>de</strong>notar o número áureo.<br />
Tem <strong>de</strong>staque também, à época do Renascimento, em especial com Da Vinci. Em suas obras <strong>de</strong><br />
arte, usou muito, da razão áurea, chamada por ele, <strong>de</strong>, a divina proporção. Leonardo, homem <strong>de</strong> uma<br />
criativida<strong>de</strong> exuberante, era um gênio <strong>de</strong> pensamento original e usou exaustivamente os conhecimentos<br />
matemáticos que possuía, em suas obras. Um, exemplo é a tradicional representação do homem em<br />
forma <strong>de</strong> estrela <strong>de</strong> cinco pontas <strong>de</strong> Leonardo, que foi baseada nos pentágonos estrelados regulares<br />
inscritos na circunferência.<br />
Na Monaliza, observa-se a proporção Áurea em várias situações. Por exemplo, no seu rosto,<br />
po<strong>de</strong>-se construir vários retângulos áureos.<br />
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Na natureza, está repleta <strong>de</strong> seres vivos contendo essas dimensões, “secção áurea”, por isso, nos<br />
fascinam tanto. Em algumas plantas, por exemplo, a avelã, cassis e faia.<br />
No corpo humano, essas dimensões tem sido estudadas com veemência. As secções áureas no<br />
corpo humano estão representadas a seguir:<br />
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Bibliografia<br />
LIMA, Elon Lages. Curso <strong>de</strong> Análise.Vol.1, 11.ed. Rio <strong>de</strong> Janeiro:Associação Instituto Nacional <strong>de</strong><br />
<strong>Matemática</strong> Pura e Aplicada, 2006.<br />
BOYER, Carl B. História da matemática/Carl B. Boyer, revista por Uta C. Merzbach; tradução Elza F.<br />
Gomi<strong>de</strong> – 2.ed. São Paulo: Edgard Blücler,1996.<br />
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