domingo, 6 de junho de 2010

Aplicação dos logarítimos na informática

    Recentemente, no século XX, com o desenvolvimento da Teoria da Informação, Shannon descobriu que a velocidade máxima Cmáx - em bits por segundo - com que sinais de potência S watts podem passar por um canal de comunicação, que permite a passagem, sem distorção, dos sinais de freqüência até B hertz, produzindo um ruído de potência máxima N watts, é dada por:

Cmáx: B.Log(S/N)nabase2

   Acompanhando o matemático Claude Shannon, o pessoal da Informática prefere contar em potências de 2, ou seja, eles preferem usar logaritmo em base 2.
Como um exemplo, vejamos a seguinte tabela que dá as mais frequentemente usadas profundidades de cor associadas às respectivas quantidades de cores possíveis de representar numa tela ( monitor ) de computador:

número de cores profundidade de cor
16 4
256 8
65 536 16
16 777 216 24

Gustav Theodor Fechner

Cientista alemão nascido em Gross Särchen, próximo a Muskau, Lusatia, pioneiro da psicofísica e elaborador da Lei de Fechner. Formado em medicina em Leipzig (1822), onde depois passou a ensinar física (1834). Inicialmente dedicado ao estudo da óptica e da eletricidade, após alguns anos ficou parcialmente cego em conseqüência da observação direta do Sol durante estudos sobre pós-imagens visuais ou imagens persistentes. Em função desta cegueira parcial, voltou-se para a filosofia, estética experimental e psicofísica, vivendo de uma modesta pensão concedida pela universidade (1844). Sua obra mais importante foi Elemente der Psychophysik (1860), onde relatou suas experiências e mostrou a relação entre as sensações psíquicas e os estímulos físicos que as originam e formulou a lei que estabelece essa relação, a conhecida Lei de Fechner. Além de sua obra científica, escreveu poemas e sátiras com o pseudônimo de Dr. Misses e morreu em Leipzig.

Ernest Henrich Weber

Anatomista e fisiologista alemão nascido em Wittenberg, considerado o criador da psicologia experimental. Formado na Universidade de Leipzig, onde também serviu como professor de anatomia e fisiologia, descreveu experimentos com ondas em laboratório desenvolvidos juntamente com seu irmão Wilhelm Eduard (1804-1891) e publicado em livro (1825). Autor do número de Weber que relaciona forças de inércia com tensão superficial,

Wc = r V²a/s = V² a w

Construiu o primeiro eletrodinamômetro (1846), instrumento para medição de forças de atração entre cargas elétricas. Morreu em Leipzig, Alemanha, e também ficou muito conhecido por seu pioneiro trabalho na exploração dos órgãos dos sentidos e da sensibilidade da pele. Seus estudos do ouvido e da sensação de pressão e temperatura pela pele, marcaram o início da psicologia experimental. Sua lei de sensação, chamada lei de Weber, formulava a relação matemática entre o estímulo e sensação resultante, foi a primeira generalização válida em psicofísica.

Jost burgi

Matemático e construtor de instrumentos astronômicos suíço nascido em Lichtensteig, o mais habilidoso e mais famoso relojoeiro do seu tempo e o primeiro a formar uma concepção sobre logaritmos. Ele também fez instrumentos científicos importantes para a astronomia, notavelmente a serviço do Duque de Hesse-Kassel. Embora os historiadores normalmente não mencionam o fato, o as observações de Landgraf, particularmente das estrelas fixas, tão precisos quanto as de Tycho Brahe. Depois também trabalhou para o Imperador romeno Rudolph II, e o sucessor dele, Matthias, em Praga. Interessou-se por matemática, embora tenha começado a trabalhar com a idéia de logaritmos (1588), só publicou seus resultados (1620), em Praga, no livro Arithmetische und geomitrische progress-tabulen, persuadido por Johannes Kepler (1571-1630), então o matemático imperial (o manuscrito está em grande parte na letra de Kepler), seis anos após a publicação de Napier. O método de Bürgi é diferente do de Napier e foi inventado claramente independentemente. Morreu em Kassel, Hesse-Kassel, hoje na Alemanha. O método dos logaritmos naturais foi proposto pela primeira vez em um livro intitulado Mirifici Logarithmorum Canonis Descriptio (1614), escrito por John Napier, Barão de Merchiston na Escócia, quatro anos após a publicação de sua memorável invenção. De papel muito importante em matemática teórica, o método contribuiu para o avanço da ciência, e especialmente a astronomia, fazendo com que cálculos muito difíceis se tornassem possíveis.

quinta-feira, 27 de maio de 2010

Henry Briggs

Em 1616, Briggs visitou a Napier em Edimburgo, com o motivo de discutir a sugestão de mudar os logaritmos de Napier. No ano seguinte, repetiu sua visita para um fim similar. Durante estas conferências a alteração proposta por Briggs foi aceite; e em seu regresso de sua segunda visita a Edimburgo, em 1617, publicou a primeira Chiliad de suas logaritmos. Em 1619, Briggs foi nomeado professor Savilian de geometría em Oxford, e renunciou a sua cátedra da Gresham College em julho de 1620. Cedo, após seu assentamento em Oxford foi incorporado maestro das artes.
Em 1622 publicou um pequeno tracto no Passo do Noroesteaos mares do sul, através do Continente de Virginia e a Baía de Hudson; e em 1624 seu Aritmética Logarítmica em folio, um trabalho que continha os logartimos de trinta mil números naturais a catorze decimales (1-20,000 e 90,000 a 100,000). Também, Briggs completou a tabela de função trigonométrica|funções trigonométricas]] e tangentes para a centésima parte da cada grau a catorze decimales, com uma tabela de função|funciones naturais]] a quinze lugares e as tangentes e secantes para os mesmos dez lugares; todos os quais foram impressos em Gouda em 1631 e publicados em 1633 baixo o título de Trigonometria Britannica; este trabalho foi problablemente o sucessor de seu Logarithmorum Chilias Prima (Introdução a Logaritmos), que deu uma breve reseña de logaritmos e uma longa mesa dos primeiros 1,000 inteiros calculados ao catorze decimal. Briggs descobriu em uma forma um tanto oculta e sem a prova, o teorema do binómio.
Briggs foi enterrado na Capilla de Merton College, Oxford. O Doutor Smith, em suas Vidas dos Professores de Gresham caracteriza-o como um homem de grande probidad e contente com sua própria estação, preferindo uma aposentação de estudos a todas as circunstâncias da vida espléndida.

John Napier

John Napier (Edimburgo, 1550 – 4 de abril de 1617) foi também matemático, astrólogo e teólogo escocês.
Ele é mais conhecido como o descodificador do logaritmo natural (ou neperiano) e por ter popularizado o ponto decimal.
Originário de uma família rica, ele mesmo barão de Merchiston, era um defensor da reforma protestante, tendo mesmo prevenido o rei James VI da Escócia contra os interesses do rei católico Felipe II de Espanha. Filho de Archibald Napier, Master of the Mint, John Napier nasceu em Merchiston Tower, perto de Edinburgo, em 1550. A maior parte das terras da família Napier ficaram sob os cuidados de John, que construiu para si um castelo, no qual ele e sua família fixaram residência.
Ingressou aos 13 anos na Universidade de Saint Andrews e interessou-se por teologia e aritmética. Sua única obra de teologia, escrita em 1594, ocupa lugar de destaque na história eclesiástica escocesa. Napier também se dedicou à invenção de artefatos secretos de guerra, inclusive uma peça de artilharia de longo alcance, que ficaram apenas no papel. Foi como matemático, porém, que Napier mais se destacou. Sua mais notável realização foi a descoberta dos logaritmos, artifício que simplificou os cálculos aritméticos e assentou as bases para a formulação de princípios fundamentais da análise combinatória.
Está enterrado na igreja de Saint Cuthbert, em Edimburgo. Uma unidade utilizada em telecomunicações, o neper, tem este nome em sua homenagem.
No início do século XVII, inventou um dispositivo chamado Ossos de Napier que são tabelas de multiplicação gravadas em bastão, permitindo multiplicar e dividir de forma automática, o que evitava a memorização da tabuada, e que trouxe grande auxílio ao uso de logaritmos, em execução de operações aritméticas como multiplicações e divisões longas.
Idealizou também um calculador com cartões que permitia a realização de multiplicações, que recebeu o nome de Estruturas de Napier.

quinta-feira, 29 de abril de 2010

Quem foi Pitágoras



Pitágoras de Samos (do grego Πυθαγόρας) foi um filósofo e matemático grego que nasceu em Samos entre cerca de 570 a.C. e 571 a.C. e morreu em Metaponto entre cerca de 496 a.C. ou 497 a.C.
A sua biografia está envolta em lendas. Diz-se que o nome significa altar da Pítia ou o que foi anunciado pela Pítia, pois mãe ao consultar a pitonisa soube que a criança seria um ser excepcional.
Pitágoras foi o fundador de uma escola de pensamento grega denominada em sua homenagem de pitagórica.

Biografia

Da vida de Pitágoras quase nada pode ser afirmado com certeza, já que ele foi objeto de uma série de relatos tardios e fantasiosos, como os referentes a viagens e contatos com as culturas orientais. Parece certo, contudo, que o filósofo tenha nascido em 570 a.C. na cidade de Samos.
Fundou uma escola mística e filosófica em Crotona (colônias gregas na península itálica), cujos princípios foram determinantes para a evolução geral da matemática e da filosofia ocidental sendo os principais temas a harmonia matemática, a doutrina dos números e o dualismo cósmico essencial.
Acredita-se que Pitágoras tenha sido casado com a física e matemática grega Theano, que foi sua aluna. Supõe-se que ela e as duas filhas tenham assumido a escola pitagórica após a morte do marido.

Pitágoras cunhado em moeda.
Os pitagóricos interessavam-se pelo estudo das propriedades dos números. Para eles, o número, sinônimo de harmonia, constituído da soma de pares e ímpares - os números pares e ímpares expressando as relações que se encontram em permanente processo de mutação -, era considerado como a essência das coisas, criando noções opostas (limitado e ilimitado) e sendo a base da teoria da harmonia das esferas.
Segundo os pitagóricos, o cosmo é regido por relações matemáticas. A observação dos astros sugeriu-lhes que uma ordem domina o universo. Evidências disso estariam no dia e noite, no alterar-se das estações e no movimento circular e perfeito das estrelas. Por isso o mundo poderia ser chamado de cosmos, termo que contém as idéias de ordem, de correspondência e de beleza. Nessa cosmovisão também concluíram que a Terra é esférica, estrela entre as estrelas que se movem ao redor de um fogo central. Alguns pitagóricos chegaram até a falar da rotação da Terra sobre o eixo, mas a maior descoberta de Pitágoras ou dos seus discípulos (já que há obscuridades em torno do pitagorismo, devido ao caráter esotérico e secreto da escola) deu-se no domínio da geometria e se refere às relações entre os lados do triângulo retângulo. A descoberta foi enunciada no teorema de Pitágoras.
Pitágoras foi expulso de Crotona e passou a morar em Metaponto, onde morreu, provavelmente em 496 a.C. ou 497 a.C..

A escola de Pitágoras

Segundo o pitagorismo, a essência, que é o princípio fundamental que forma todas as coisas é o número. Os pitagóricos não distinguem forma, lei, e substância, considerando o número o elo entre estes elementos. Para esta escola existiam quatro elementos: terra, água, ar e fogo.
Assim, Pitágoras e os pitagóricos investigaram as relações matemáticas e descobriram vários fundamentos da física e da matemática.

O pentagrama era o símbolo da Escola Pitagórica.‎
O símbolo utilizado pela escola era o pentagrama, que, como descobriu Pitágoras, possui algumas propriedades interessantes. Um pentagrama é obtido traçando-se as diagonais de um pentágono regular; pelas intersecções dos segmentos desta diagonal, é obtido um novo pentágono regular, que é proporcional ao original exatamente pela razão áurea.
Pitágoras descobriu em que proporções uma corda deve ser dividida para a obtenção das notas musicais no início, sem altura definida, sendo uma tomada como fundamental (pensemos numa longa corda presa a duas extremidades que, quando tangida, nos dará o som mais grave - e a partir dela, gerar-se-á a quinta e terça através da reverberação harmônica. Os sons harmônicos. Prendendo-se a metade da corda, depois a terça parte e depois a quinta parte conseguiremos os intervalos de quinta e terça em relação à fundamental. A chamada SÉRIE HARMÔNICA. À medida que subdividimos a corda obtemos sons mais altos e os interevalos serão diferentes. E assim sucessivamente. Descobriu ainda que frações simples das notas, tocadas juntamente com a nota original, produzem sons agradáveis. Já as frações mais complicadas, tocadas com a nota original, produzem sons desagradáveis.
O nome está ligado principalmente ao importante teorema que afirma: Em todo triângulo retângulo, a soma dos quadrados dos catetos é igual ao quadrado da hipotenusa.
Além disto, os pitagóricos acreditavam na esfericidade da Terra e dos corpos celestes, e na rotação da Terra, com o que explicavam a alternância de dias e noites. A filosofia baseou uma doutrina chamada Filosofia explanatória Cristo-Pitagorica.
A escola pitagórica era conectada com concepções esotéricas e a moral pitagórica enfatizava o conceito de harmonia, práticas ascéticas e defendia a metempsicose.
Durante o século IV a.C., verificou-se, no mundo grego, uma revivescência da vida religiosa. Segundo alguns historiadores, um dos fatores que concorreram para esse fenômeno foi a linha política adotada pelos tiranos: para garantir o papel de líderes populares e para enfraquecer a antiga aristocracia, os tiranos estimulavam a expansão de cultos populares ou estrangeiros.
Dentre estes cultos, um teve enorme difusão: o Orfismo (de Orfeu), originário da Trácia, e que era uma religião essencialmente esotérica. Os seguidores desta doutrina acreditavam na imortalidade da alma, ou seja, enquanto o corpo se degenerava, a alma migrava para outro corpo, por várias vezes, a fim de efetivar a purificação. Dioniso guiaria este ciclo de reencarnações, podendo ajudar o homem a libertar-se dele.
Pitágoras seguia uma doutrina diferente. Teria chegado à concepção de que todas as coisas são números e o processo de libertação da alma seria resultante de um esforço basicamente intelectual. A purificação resultaria de um trabalho intelectual, que descobre a estrutura numérica das coisas e torna, assim, a alma como uma unidade harmônica. Os números não seriam, neste caso, os símbolos, mas os valores das grandezas, ou seja, o mundo não seria composto dos números 0, 1, 2, etc., mas dos valores que eles exprimem. Assim, portanto, uma coisa manifestaria externamente a estrutura numérica, sendo esta coisa o que é por causa deste valor.

Principais descobertas

Além de grandes místicos, os pitagóricos eram grandes matemáticos. Eles descobriram propriedades interessantes e curiosas sobre os números.

Números figurados

Ver artigo principal: Números figurados
Os pitagóricos estudaram e demonstraram várias propriedades dos números figurados. Entre estes o mais importante era o número triangular 10, chamado pelos pitagóricos de tetraktys, tétrada em português. Este número era visto como um número místico uma vez que continha os quatro elementos fogo, água, ar e terra: 10=1 + 2 + 3 + 4, e servia de representação para a completude do todo.
α
α α
α α α
α α α α
A tétrada, que os pitagóricos desenhavam com um α em cima, dois abaixo deste, depois três e por fim quatro na base, era um dos símbolos principais do seu conhecimento avançado das realidades teóricas. Representação toda perfeita em si de qualquer um dos lados que se observe.

Números perfeitos

Ver artigo principal: Números perfeitos
A soma dos divisores de determinado número com exceção dele mesmo, é o próprio número. Exemplos:
  1. Os divisores de 6 são: 1,2,3 e 6. Então, 1 + 2 + 3 = 6.
  2. Os divisores de 28 são: 1,2,4,7,14 e 28. Então, 1 + 2 + 4 + 7 + 14 = 28.

Teorema de Pitágoras

Ver artigo principal: Teorema de Pitágoras

Uma das formas de demonstrar o Teorema de Pitágoras.
Um problema não solucionado na época de Pitágoras era determinar as relações entre os lados de um triângulo retângulo. Pitágoras provou que a soma dos quadrados dos catetos é igual ao quadrado da hipotenusa.
O primeiro número irracional a ser descoberto foi a raiz quadrada do número 2, que surgiu exatamente da aplicação do teorema de Pitágoras em um triângulo de catetos valendo 1:
1^2 + 1^2 = x^2 \Rightarrow x^2 = 2  \Rightarrow x=\pm\sqrt{2}
Os gregos não conheciam o símbolo da raiz quadrada e diziam simplesmente: "o número que multiplicado por si mesmo é 2".
A partir da descoberta da raiz de 2 foram descobertos muitos outros números irracionais.

Reitor da primeira universidade


Estátua de Pitágoras.

Pitágoras,
pormenor d'A escola de Atenas de Raffaello Sanzio (1509).
A palavra Matemática (Mathematike, em grego) surgiu com Pitágoras, que foi o primeiro a concebê-la como um sistema de pensamento, fulcrado em provas dedutivas.
Existem, no entanto, indícios de que o chamado Teorema de Pitágoras (c²= a²+b²) já era conhecido dos babilônios em 1600 a.C. com escopo empírico. Estes usavam sistemas de notação sexagesimal na medida do tempo (1h=60min) e na medida dos ângulos (60º, 120º, 180º, 240º, 360º).
Pitágoras percorreu por 30 anos o Egito, Babilônia, Síria, Fenícia e talvez a Índia e a Pérsia, onde acumulou ecléticos conhecimentos: astronomia, matemática, ciência, filosofia, misticismo e religião. Ele foi contemporâneo de Tales de Mileto, Buda, Confúcio e Lao-Tsé.
Quando retornou à sua cidade natal, Samos, indispôs-se com o tirano Polícrates e emigrou para o sul da Itália, na ilha de Crotona, de dominação grega. Aí fundou a Escola Pitagórica, a quem se concede a glória de ser a "primeira Universidade do mundo".
A Escola Pitagórica e as atividades se viram desde então envoltas por um véu de lendas. Foi uma entidade parcialmente secreta com centenas de alunos que compunham uma irmandade religiosa e intelectual. Entre os conceitos que defendiam, destacam-se:
  • prática de rituais de purificação e crença na doutrina da metempsicose, isto é, na transmigração da alma após a morte, de um corpo para outro. Portanto, advogavam a reencarnação e a imortalidade da alma;
  • lealdade entre os membros e distribuição comunitária dos bens materiais;
  • austeridade, ascetismo e obediência à hierarquia da Escola;
  • proibição de beber vinho e comer carne (portanto é falsa a informação que os discípulos tivessem mandado matar 100 bois quando da demonstração do denominado Teorema de Pitágoras);
  • purificação da mente pelo estudo de Geometria, Aritmética, Música e Astronomia;
  • classificação aritmética dos números em pares, ímpares, primos e fatoráveis;
  • "criação de um modelo de definições, axiomas, teoremas e provas, segundo o qual a estrutura intrincada da Geometria é obtida de um pequeno número de afirmações explicitamente feitas e da ação de um raciocínio dedutivo rigoroso" (George Simmons);
  • grande celeuma instalou-se entre os discípulos de Pitágoras a respeito da irracionalidade do 'raiz de 2'. Utilizando notação algébrica, os pitagóricos não aceitavam qualquer solução numérica para x² = 2, pois só admitiam números racionais. Dada a conotação mística atribuída aos números, comenta-se que, quando o infeliz Hipasus de Metapontum propôs uma solução para o impasse, os outros discípulos o expulsaram da Escola e o afogaram no mar;
  • na Astronomia, idéias inovadoras, embora nem sempre verdadeiras: a Terra é esférica, os planetas movem-se em diferentes velocidades nas várias órbitas ao redor da Terra. Pela cuidadosa observação dos astros, cristalizou-se a idéia de que há uma ordem que domina o Universo;
  • aos pitagóricos deve-se provavelmente a construção do cubo, tetraedro, octaedro, dodecaedro e a bem conhecida "seção áurea";
  • na Música, uma descoberta notável de que os intervalos musicais se colocam de modo que admitem expressões através de proporções aritméticas. Pitágoras - assim como outros filósofos gregos pré-socráticos - também descreveu o poder do som e seus efeitos sobre a psique humana. Essa experiência musicoterápica possivelmente foi utilizada mais tarde por Aristóteles como base teórica para sua definição de música, que, segundo ele, era uma "arte medicinal".
Pitágoras é o primeiro matemático puro. Entretanto é difícil separar o histórico do lendário, uma vez que deve ser considerado uma figura imprecisa historicamente, já que tudo o que dele sabemos deve-se à tradição oral. Nada deixou escrito, e os primeiros trabalhos sobre o mesmo deve-se a Filolau, quase 100 anos após a morte de Pitágoras. Mas não é fácil negar aos pitagóricos - assevera Carl Boyer - "o papel primordial para o estabelecimento da Matemática como disciplina racional". A despeito de algum exagero, há séculos cunhou-se uma frase: "Se não houvesse o 'teorema Pitágoras', não existiria a Geometria".
Ao biografar Pitágoras, Jâmblico (c. 300 d.C.) registra que o mestre vivia repetindo aos discípulos: “todas as coisas se assemelham aos números”.
A Escola Pitagórica ensejou forte influência na poderosa verba de Euclides, Arquimedes e Platão, na antiga era cristã, na Idade Média, na Renascença e até em nossos dias com o Neopitagorismo.
Pensamentos de Pitágoras
  1. Educai as crianças e não será preciso punir os homens.
  2. Não é livre quem não obteve domínio sobre si.
  3. Pensem o que quiserem de ti; faz aquilo que te parece justo.
  4. O que fala semeia; o que escuta recolhe.
  5. Ajuda teus semelhantes a levantar a carga, mas não a carregues.
  6. Com ordem e com tempo encontra-se o segredo de fazer tudo e tudo fazer bem.
  7. Todas as coisas são números.
  8. A melhor maneira que o homem dispõe para se aperfeiçoar, é aproximar-se de Deus.
  9. A Evolução é a Lei da Vida, o Número é a Lei do Universo, a Unidade é a Lei de Deus.
  10. A vida é como uma sala de espetáculos: entra-se, vê-se e sai-se.
  11. A sabedoria plena e completa pertence aos deuses, mas os homens podem desejá-la ou amá-la tornando-se filósofos.

Importância para o Direito

Pitágoras foi o primeiro filósofo a criar uma definição que quantificava o objetivo final do Direito: a Justiça. Ele definiu que um ato justo seria a chamada "justiça aritmética", na qual cada indivíduo deveria receber uma punição ou ganho quantitativamente igual ao ato cometido. Tal argumento foi refutado por Aristóteles, pois ele acreditava em uma justiça geométrica, na qual cada indivíduo receberia uma punição ou ganho qualitativamente, ou proporcionalmente, ao ato cometido; ou seja, ser desigual para com os desiguais a fim de que estes sejam igualados com o resto da sociedade.

Bibliografia

SPINELLI, Miguel. Filósofos Pré-Socráticos. Primeiros Mestres da Filosofia e da Ciência Grega. 2ª Ed., Porto Alegre: Edipucrs, 2003
Alunos: Adriel n°1
Oséias n°23
Marcos n°19
Rodrigo n°28
Jeferson n°37
Marcos Antônio n°18