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Vale a pena saber - Matemática
Visualizando raízes complexas no plano real
JOSÉ LUIZ PASTORE MELLO
ESPECIAL PARA A FOLHA
Dada uma equação do segundo grau ax2+bx+c=0, com raízes
p e q, pode-se demonstrar de
maneira simples que sua forma
fatorada será a(x-p)(x-q)=0.
Tal fato nos permite expressar
a função quadrática na forma
f(x)= a(x-p)(x-q), sendo p e q
seus zeros ou raízes. Interpretando-se geometricamente as
raízes, sabemos que p e q são as
abscissas dos pontos onde a parábola corta o eixo x quando a
função tem raízes reais. Mas, o
que teríamos a dizer sobre a interpretação geométrica de p e q
no caso em que a função quadrática não tem raízes reais?
Tentarei convencê-lo de que
também nesse caso podemos
"ver" os zeros não reais da função no mesmo plano real em
que a parábola foi construída.
Uma função quadrática não
tem raízes reais quando b2-4ac<0, o que implica dizer,
nesse caso, que a parábola não
cruza o eixo x, e que, portanto,
não temos como interpretar
geometricamente o significado
das raízes no plano cartesiano.
Porém, essa impossibilidade
não nos impede de buscar uma
resposta para a seguinte questão: sendo m+ni e m-ni as raízes complexas de uma função
quadrática com b2-4ac<0, qual
é o significado geométrico no
plano cartesiano de m e de n,
que são as constantes associadas, respectivamente, a parte
real e imaginária das raízes
complexas?
Se as raízes p e q da função
quadrática são m+ni e m-ni,
então, substituindo esses valores na forma fatorada da função teremos f(x)=a(x-m-ni)(x-m+ni). A partir dessa expressão, e com um pouco de trabalho algébrico e conhecimento
de operações com complexos,
chegaremos a f(x)=ax2-2amx+
a(m2+n2). E agora, a surpresa:
"o x do vértice da parábola que
representa essa função é igual a
m". Tal afirmação pode ser verificada aplicando-se diretamente a fórmula do x do vértice
da parábola (-b/2a). A figura 1
mostra a interpretação geométrica de m.
Resta agora encontrar um
significado geométrico para n.
O y do vértice da parábola é dado por f(m)=an2. A surpresa virá agora ao determinarmos o
valor de x para o qual f(x) é
igual ao "dobro do y do vértice", o que resume-se a tarefa de
determinar o valor de x na
equação ax2-2amx+
a(m2+n2)=2an2. Fazendo os cálculos você descobrirá que
x=+-n, fato que nos possibilita identificar geometricamente
n no plano cartesiano, conforme indica a figura 2.
Raciocínio análogo também
pode ser feito para o caso em
que a<0.
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JOSÉ LUIZ PASTORE MELLO é mestre em
ensino de matemática pela USP e professor do
Colégio Santa Cruz.
jlpmello@uol.com.br
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