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Guia para a Utilização do Compêndio de Matemática, 1º volume, Observações ao Capítulo II

J. SEBASTIÃO E SILVA

Observações ao Capítulo II

Curso Complementar do Ensino Secundário

Ediçio ti EP LISBOA

Guia para a Utilização do Compêndio de Matemática, 1º volume, Observações ao Capítulo II

GUIA PARA A UTILIZACÃO .

COMPÊNDIO DE

MATEMÁTICA

Guia para a Utilização do Compêndio de Matemática, 1º volume, Observações ao Capítulo II

J. SEBASTIÃO E SILVA

GUIA PARA A UTILIZAÇÃO

COMPÊNDIO DE

MATEMÁTICA (1 . 0 VOLUME)

CURSO COMPLEMENTAR DO ENSINO SECUNDÁRIO

1975

GABINETE

ESTUDOS E PLANEAMENTO DO MINIST~RIO DA EDUCAÇÃO E INVESTIGAÇÃO CIENTÍFICA Av. Miguel Bombarda, 20- L1SBOA-1

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o texto deste

Compêndio toi utilizado no âmbito de uma

experiência de modernização do ensino da matemática em Portugal, dirigida pelo Prot. Sebastião e Silva e realizada pelo Ministério da Educação Nacional em colaboração com a O.C.D.E. (Profecto Especial STP-4/SP). Nesta experiência estiveram envolvidos alunos dos antigos 6. 0 e 7. o anos do ensino liceal (idades entre 15 e 17 anos). Nos termos do acordo estabelecido entre a O.C.D.E. e Portugal é proibida a reprodução total ou parcial deste texto por terceiros. 7

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ADVERTÊNCIA PRf:VIA

Compêndio de Matemática é destinado a servir, não só como

auxiliar de estudo para o aluno, mas ainda como complemento de formação para o professor. Daí o desenvolvimento e o pormenor com que foi escrito. Cabe pois ao critério e ao bom senso do professor dosear a densidade do ensino com base no Compêndio. Este, por outro lado, não contém todos os assuntos a desenvolver nas turmas experimentais do 6.° ano (1). Em alguns casos será necessário recorrer aos livros adoptados, tal como se indica no presente Guia (2) e no próprio Compêndio.

(1) Refere-se o autor às turmas do ensino liceal nas quais, na altura da primeira edição fotocopiada do presente Guia, se desenvolveu a experiência pedagógica de modernização do ensino da matemática. (I) Este Guia corresponde ao 1.0 volume do Compêndio de Matemática (1. 0 e 2.° tomos).

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NORMAS GERAIS 1. A modernização do ensino da matemática terá de ser feita não só quanto a programas, mas também quanto a métodos de ensino. O professor deve abandonar, tanto quanto possível, o método expositivo tradicional, em que o papel dos alunos é quase cem por cento passivo, e procurar, pelo contrário, seguir o método activo, estabelecendo diálogo com os alunos e estimulando a imaginação destes, de modo a conduzi-los, sempre que possível, à redescoberta. 2. A par da intuição e da imaginação criadora, há que desenvolver ao máximo no espírito dos alunos o poder de análise e o sentido crítico. Isto consegue-se, principalmente, ao tratar da definição dos conceitos e da demonstração dos teoremas, em que a participação do aluno deve ser umas vezes parcial (em diálogo com o professor) e outras vezes total (encarregando cada aluno de expor um assunto, após preparação prévia em trabalho de casa). 3. Muito raramente se deve definir um conceito sem ter partido de exemplos concretos e, tanto quanto possível, sugestivos. Se a preparação psicológica tiver sido bem conduzida, será muitas vezes o aluno quem acabará por definir espontaneamente o conceito, com ou sem ajuda do professor. Em qualquer caso, este deverá enca-

minhar o aluno para o rigor de linguagem, que equivale a dizer, de pensamento. Para isso, será de grande auxílio a introdução à lógica matemática, feita logo de início. 4. Quanto à demonstração dos teoremas, deve seguir-se com frequência uma norma semelhante à anterior. É altamente desejável que o aluno seja muitas vezes posto em condições de ver o teorema antes de o demonstrar e que essa visão o encaminhe a construir por si mesmo a demonstração, mais ou menos impecável do ponto de vista lógico. Não esquecer que, na investigação mate-

mática, a intuição precede normalmente a lógica. 5. A ordem lógica na apresentação dos assuntos não é muitas vezes a mais aconselhável dO ponto de vista didáctico. Normalmente o aluno só pode tomar consciência da necessidade de certo grau de rigor, depois de ter compreendido os assuntos em primeira aproximação ou de modo intuitivo, exactamente como sucede na inves-

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tigação. Assim, em vez da ordem lógica, haverá que seguir de preferência a dialéctica do intuitivo-racional e do concreto-abstracto, em que o grau de rigor lógico se irá elevando progressivamente, com a adesão espontânea do aluno. 6. Para desenvolvimento do sentido crítico, é essencial encorajar o aluno à discussão livre e disciplinada, habituando-o a expor com calma e sem timidez os seus pontos de vista e a examinar serenamente e com interesse as opiniões dos outros. 7. Ao seguir o método activo, o professor deve evitar que os alunos falem todos ao mesmo tempo. Quando um aluno tiver algo a dizer, levantará o braço. Compete então ao professor escolher entre vários. Muitas vezes o professor chamará um aluno à secretária ou à pedra. O aluno deverá então movimentar-se rapidamente e com o minimo rurdo. Deste modo se estabelece o dinamismo disciplinado, que caracteriza a vida em corpo são, e que é indispensável ao êxito do método activo. Não esquecer que o ruido é desfavorável à concentração intelectual, e que tentar conciliar as duas coisas reverte geralmente em prejuízo do sistema nervoso, contribuindo para o desenvolvimento de um dos maiores flagelos da nossa época. A melhor sala de aula será muitas vezes a que estiver mais afastada da via pública (1). 8. A matemática não se reduz a ciência isolada platonicamente de tudo o resto. t: também um instrumento ao serviço do homem nos mais variados ramos da ciência e da técnica. O professor deve sempre ter presente este facto e tentar estabelecer, sempre que possível, as conexões da matemática com outros domínios do pensamento, atendendo a que muitos dos seus alunos irão ser físicos, químicos, biólogos, geólogos, engenheiros, economistas, agrónomos ou médicos. 9. Na aprendizagem da matemática não basta ter intuição, compreender, definir e raciocinar. t: também indispensável adquirir (I) Estão infelizmente a multiplicar-se os casos de alunos com depressões nervosas de (ndole grave. Se um dia se proceder, como se impõe, ao estudo sério deste problema, há-de chegar-se provavelmente à conclusão de que uma das causas preponderantes desse fenómeno é o ruído de que o aluno vive geralmente rodeado.

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certos automatismos psicológicos. Isto vale, especialmente, no que se refere a técnicas de cálculo. Tais técnicas são mais perfeitamente assimiladas quando o aluno conhece bem os fundamentos teóricos das mesmas. Mas esse conhecimento não basta: o professor deve

insistir para que os alunos se treinem bastante em exercícios equilibrados, que requeiram a aplicação das referidas técnicas. 10. O treino recomendado na norma anterior não deve confundir-se de modo nenhum com a mecanização do aluno na resolução de exercícíos por meio de receitas, aplicadas sem qualquer conhecimento de causa. Essa prática, tal como se tem generalizado entre nós, só contribui para desvirtuar completamente a finalidade do ensino da matemática, .habituando o aluno a não pensar e destruindo nele toda a iniciativa e toda a espontaneidade para a resolução de problemas essencialmente novos, como os que são postos a cada passo pela ciência, pela técnica e pela vida corrente. 11 . Alunos e professor devem assumir nas aulas uma atitude descontraída (1), que afaste tanto quanto possível do espírito dos alunos a ideia da nota que irão ter no fim do período (lembrando que o seu interesse principal é aprender) e modere no espírito do professor a ide ia de que é juiz (lembrando que a sua missão é, acima de tudo, ensinar). Assim, o que deve dominar nas aulas é o interesse pelos assuntos tratados. Estes não têm necessariamente de ser todos reduzidos à forma de exercícios escritos (o que é muitas vezes um modo de os tornar abomináveis). Especialmente no que se refere a demonstrações - um aspecto em que é preciso insistir muito - o professor deverá recorrer de preferência ao sistema de

chamadas breves. 12. É dialogando com os alunos que o professor acaba muitas vezes por esclarecer, para si próprio, certos assuntos que pretende ensinar. Isto não vem senão corroborar um velho preceito:

A melhor maneira de aprender é ensinar. Haja em vista os Diálogos de Platão. No «Teeteto» é definida explicitamente por Sócrates a missão do mestre: ajudar a virem à luz 8S ideias na mente do discípulo. E quantas vezes, no mesmo instante, não se ilumina a mente do professor! (I)

Descontracção não implica má-criação.

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13. Nesta ordem de ideias, o professor deve combater no aluno, e em si próprio, o receio de errar, enquanto se trata de fazer um esforço sincero para aprender ou ensinar. Porque só errando se aprende verdadeiramente. Ai daqueles que não aprendem à custa da própria experiência e dos próprios erros, porque esses pouco ou nada aprendem, na verdade. 14. O método heurístico (ou de redescoberta) só a princIpIo poderá parecer mais moroso. A criança que aprende a andar com aparelhos ou a pessoa que aprende a nadar com flutuadores só ilusoriamente aprende mais depressa: na realidade aprende mais devagar e pior. 15. São por vezes obstáculos à aplicação do método heurístico os dois casos extremos que podem surgir numa turma: alunos muito bons e alunos francamente maus, especialmente os repetentes. Os primeiros estão sempre prontos a responder, não deixando tempo aos restantes para pensar (vide norma 7). Os segundos criam uma atmosfera de desinteresse, porventura mesmo de indisciplina, ou então já conhecem a receita, que aprenderam no ano anterior, acabando assim por viciar o processo heurístico. Cabe ao bom senso do professor encontrar uma solução de equilíbrio, tendo presente a norma 7. 16. Terminaremos estas considerações, traduzindo algumas das medidas preconizadas na América para a renovação do ensino geral: a) O ensino em todos os graus terá de se tornar mais flexível, mais adaptado, quer às solicitações dum mundo em rápida evolução, quer às aptidões dos indivíduos. b) Necessitamos de métodos aperfeiçoados para descobrir talentos e levá-los a atingir a plena maturidade. Não devemos encorajar, seja de que modo for, qualquer sistema de ensino que tenda a criar uma geração de bárbaros, incapazes de apreender uma ideia que não lhes seja «programada» por outro cérebro ('). c)

Alusão aos programas feitos pelo homem para os «cérebros» electr6nicos, que não pensam, mas se limitam a executar mecanicamente esses programas. (I)

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OBSERVAÇÕES AO CAPfTULO 11

1. Neste capítulo é feita a tradução da lógica de atributos (também chamada 'cálculo de predicados') na lógica de conjuntos (também chamada 'cálculo de classes'). É necessário que o aluno tome bem consciência de que, uma vez fixado o universo, a lógica de atributos é equivalente à lógica de conjuntos. Entre uma e outra existe apenas uma diferença de linguagem ou de ponto de vista psicológico: ponto de vista da compreensão, no primeiro caso; ponto de vista da extensão, no segundo caso. Por exemplo, no universo dos seres vivos, o atributo 'felino doméstico' define um conjunto, também denominado 'conjunto dos gatos'. Convém desde logo recorrer a exemplos familiares e, tanto -q uanto possível, sugestivos para os alunos, como os que se apresentam no Capítulo VII, n.O 1, pág. 197, 2.° tomo. 2. A equivalência entre atributos (ou propriedades) traduz-se na identidade entre conjuntos (ou classes). Assim, os atributos

gato, felino doméstico, são equivalentes; definem, por isso, o mesmo conjunto. Analogamente para os atributos

triângulo equilátero, triângulo equiângulo, no universo das figuras da geometria euclidiana; para os atributos

múltiplo de 1 5, múltiplo de 3 e de 5, no conjunto N; etc.

Só depois de exemplos como estes, em linguagem comum, convirá talvez considerar atributos traduzidos por expressões com variáveis e introduzir então o slmbolo {x:}. Para estimular o 30

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brio dos alunos, convém dizer-lhes que o emprego correcto deste e de outros símbolos de lógica já é familiar a garotos de 7 anos, nos Estados Unidos, segundo o projecto do Prof. Suppes. 3. O estudo anterior de equações e inequações pode agora ser encarado sob o ponto de vista da extensão. Por exemplo, a equivalência de equações x' - x - 6

=- (x - 3) (x + 2)

= O,

traduz-se na identidade de conjuntos

{ x : x' - x - 6 = O } = {x : (x - 3) (x + 2) = O } Por sua vez a equivalência (x - 3) (x + 2) = O =- x = 3 V x = - 2 traduz-se na identidade { x : (x - 3) (x + 2) = O } = { - 2, 3 } Analogamente a equivalência

x' - x - 6 < O=-- 2 < x < 3 traduz-se na identidade { x : x' - x - 6 < O } = { x : - 2 < x < 3 } , etc. 4. É agora o momento de esclarecer os conceitos de 'conjunto com um s6 elemento' e de 'conjunto vazio'. S6 assim poderemos dizer que, a cada atributo, num dado universo, corresponde um conjunto definido por esse atributo. Importa notar que, segundo o projecto Suppes, o conceito de conjunto vazio é introduzido sem a minima dificuldade aos 6 anos, logo na 6. a lição. O objectivo principal, neste caso, é dar mais tarde o conceito de número zero a partir do de conjunto vazio. Note-se que o conceito de zero é mais abstracto que o de conjunto vazio. 5. A implicação entre atributos traduz-se na inclusão entre conjuntos. Por exemplo, a proposição 'Ser peixe implica ter vértebras' traduz-se, extensivamente, na proposição '0 conjunto dos peixes está contido no conjunto dos vertebrados'.

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A proposição 'Ser múltiplo de 6 implica ser múltiplo de 3' traduz-se por 'O conjunto dos múltiplos de 6 está contido no conjunto dos múltiplos de 3'. Só convirá duzido com o

depois de exemplos como estes, em linguagem comum, passar à linguagem simbólica. Note-se que, uma vez introo símbolo c, o 2.° exemplo anterior pode ser apresentado seguinte aspecto:

A implicação (1) n é múltiplo de 6 => n é múltiplo de 3 traduz-se na inclusão { n : n é múltiplo de 6} c

{n: n é múltiplo de 3 }

Quanto ao 1.° exemplo, se designarmos por P o conjunto dos peixes e por V o conjunto das vértebras, podemos dizer: A implicação x E P => X E V traduz-se na inclusão P c V (aliás no Compêndio parte-se dum exemplo análogo). Devem seguir-se exemplos com equações e inequações. Assim tem-se: EM TERMOS DE COMPREENSÃO

x = 3 => x' - 9 = O x > 3 => x' - 9 > O 2 + Vx = x => x' + 4 < 5x V x' - 1 = x - 1 => 2x = O

EM TERMOS DE EXTENSÃO

{ x : x = 3 } c {x: x' - 9 = O } { x : x > 3 } c {x: Xl - 9 > O }

{x: 2 +

vx = x } c

{x: x' + 4 < 5x } { x : V Xl + 1 = x - 1 } c { x : 2x = O }

Convirá sempre verificar se a inclusão inversa também se verifica. Deve também avisar-se o aluno de que muitos autores usam o sinal c apenas para inclusão estrita, adoptando o sinal c (por analogia com o sinal ,s;;) para inclusão lata. Segue-se porém aqui o critério de muitos outros autores, que adaptam o sinal c para inclusão lata, podendo usar-se o sinal c para inclusão estrita.

* (I) Importa salientar que se trata de implicação formal e pôr, a principio. um ponto ou a variável sob o sinal de implicação.

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6. O último exemplo anterior poderá servir de pretexto para notar que a proposição:

,Uma condição impossivel implica qualquer outra condição' se traduz, em termos de extensão, na proposição:

'0 conjunto vazio está contido em qualquer outro conjunto'. Porém, ao contrário do que se faz no Compêndio, será talvez preferlvel reservar para depois das operações sobre conjuntos o estudo sistemático das propriedades da inclusão, relacionadas aliás com as propriedades dessas operações. O que convirá, desde já, é introduzir a terminologia e as notações relativas a intervalos em IR, pela comodidade que oferecem no estudo de inequações e em exemplos vários. 7. Já se viu que, na passagem da compreensão para a extensão, implicação se transforma em inclusão e equivalência em identidade. Agora chegou o momento de mostrar, com exemplos bem escolhidos, que as operações de conjunção, disjunção e negação sobre atributos, se convertem, respectivamente. nas operações de intersecção. reunião e complementação sobre conjuntos. Tal como para a equivalência e para a implicação, os primeiros exemplos deverão talvez ser apresentados em linguagem comum. Sejam os dois atributos estudante, menor de 18 anos (que poderemos designar abreviada mente pelas letras e, m) considerados no universo dos portugueses. A sua conjunção é o atributo

estudante menor de 18 anos (ou abreviadamente e 1\ m). Designemos por E o conjunto dos estudantes e por M o conjunto dos menores de 18 anos (no referido universo). Como se forma a partir destes o conjunto dos estudantes menores de 18 anos? O próprio aluno deverá fornecer a resposta, sendo aconselhado para isso a utilizar um diagrama. Surge deste modo o conceito de intersecção dos dois conjuntos, que se representa por E r'\ M. Assim, a conjunção e 1\ m converte-se na intersecção E r'\ M. Utilizando variáveis, tem-se por definição xeEr'\M 11

xeEl\xeM

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Os exemplos apresentados no Compêndio são todos importantes. Orientação análoga será seguida para a reunião e para a complementação. Os exemplos do Capítulo VII, n. o 1 (págs. 197 -198, 2.° tomo) poderão, desde já, ser utilizados completamente. Note-se que 'atributos incompatíveis' se traduz, em termos de extensão, por 'conjuntos disjuntos'. 8.

Será interessante informar os alunos de que, segundo o projecto Dienes, estas noções estão já a ser introduzidas de modo intuitivo no ensino pré-primário. Para isso é adaptado o método dos BLOCOS DE ATRIBUTOS imaginado pelo Prof. Dienes e que se baseia em jogos com uma colecção de objectos de várias formas (círculos, quadrados, rectângulos e triângulos), várias cores (azuis, vermelhos e amarelos), dois tamanhos (grandes e pequenos) e duas espessuras (grossos e delgados). Por exemplo, para focar os conceitos de conjunção e intersecção, o professor pode colocar sobre uma mesa ou no chão duas cintas a cruzarem-se e convidar os garotos a colocarem num dos círculos todos os objectos azuis da colecção e só esses (independentemente da forma, tamanho e espessura) e no outro círculo todos os objectos redondos e só esses (independentemente da cor, tamanho e espessura). Há-de chegar um momento em que os alunos hesitam perante os objectos que são ao mesmo tempo azuis e redondos. Quando compreenderem o que se pretende, acabarão por colocar esses objectos (e só esses) na região comum aos dois círculos. Deste modo se materializa extensivamente aos seus olhos o conceito de intersecção de dois conjuntos, gerado pelo de conjunção de atributos. Analogamente para outras operações lógicas. 9. As propriedades das operações lógicas sobre conjuntos e de inclusão devem surgir como tradução das propriedades correspondentes das operações sobre atributos, as quais, em última análise, são consequência das propriedades das operações sobre valores

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lógicos. Também aqui convém acrescentar as IDEMPOT~NCIA

PROPRIEDADES

para a intersecção e para a reunião: AvA=A

A"A=A

o enunciado do

dado na pág. 109, 1.° tomo, presta-se a confusões. Onde está 'Toda a proposição sobre conjuntos' deveria estar •Toda a propriedade das operações lógicas sobre conjuntos'. PRINC[PIO DA DUALIDADE LÓGICA,

10. Só depois do estudo das referidas propriedades, e como aplicação das mesmas, se deve abordar o estudo dos silogismos em termos de extensão. Nos silogismos clássicos, em que a conclusão é uma proposição universal, o que intervém fundamentalmente é a propriedade transitiva da inclusão AcBI\BcC => AcC ou a própria definição de inclusão: aEAAAcB=>aEB

(É indispensável distinguir os dois casos, como se faz no Compêndio.)

Mas tem igualmente muito interesse apresentar os silogismos sob forma operatória, para mostrar como o raciocínio se traduz em cálculo algébrico (no domínio da álgebra de Boole). Para isso é mais c6modo representar a intersecção de dois conjuntos A, B pela notação AB, o complementar de A pela notação Ã e o conjunto vazio pelo símbolo O (1). Observe-se agora que a inclusão se pode definir a partir das operações lógicas. Seja por exemplo R o conjunto dos rouxinóis e A o conjunto das aves. Temos então R c A (isto é:

Todo o rouxinol é uma ave).

Mas o mesmo juízo pode ser assim expresso:

RÃ

o que está a indicar que os conjuntos R e Ã são disjuntos, ou seja, em termos de compreensão:

Ser rouxinol e não ser ave é impossível. (1) O slmbolo (21 (letra O cortada) s6 interessa para designar o conjunto vazIo, quando se pretende evitar a confusão com o número zero.

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Dum modo geral, quaisquer que sejam os conjuntos A e B. tem-se A e B ~ AB = O

Daqui

se deduz,

por sua

NEGAÇÃO:

A e B

vez,

aplicando a

G (isto

DUPlA

AB = O aves~e

Por exemplo, sendo A o conjunto das dos animais com guelras, tem-se A e

LEI

G o conjunto

é: Nenhuma ave tem guelras)

o que também se pode exprimir, escrevendo AG = O (isto é: Ser ave e ter guelras é imposslve/). Posto isto, seja ainda R o conjunto dos rouxinois, A o conjunto das aves e P o conjunto dos animais com pulmões. O silogismo R e A (Todo

rouxinol é ave)

A e P (Toda a ave tem pulmões) R e P (Todo

rouxinol tem pulmões)

pode agora ser apresentado com o aspecto:

RÃ AP

=O =O

RP = O Analisando este esquema, o aluno facilmente nota que"se chegou à conclusão eliminando entre as premissas os dois factores complementares A, Ã. Tudo se passa, portanto, como se tivéssemos: multiplicado membro a membro as duas premissas, o que dá

RÃ.

AP = O

e:tivéssemos depois eliminado os referidos termos complementares,

o que conduz à conclusão, RP = O. Seja ainda R o conjunto dos rouxinóis, A o conjunto ~das aves e:'G o conjunto dos animais com guelras. Então o silogismo ReA , AeG

ReG

pode apresentar-se com o aspecto

RÃ = O , AG = O ,

RG = O,

em que a conclusão se pode obter aplicando a mesma regra.

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Mas note-se que se trata aqui apenas de uma regra prática e não da aplicação de uma propriedade operatória que justifique essa eliminação no produto RÃ . AG = o. Seja porém como for, esta regra é na verdade muito prática, podendo aplicar-se a duas ou mais premissas do tipo das anteriores, para delas deduzir uma ou mais conclusões. Sejam por exemplo 8S seguintes premissas, consideradas por Lewis Carrol: 1)

Nenhum indivíduo que aprecie realmente Beethoven pode deixar de manter silêncio absoluto enquanto se toca a

Sonata ao Luar. 2)

As cobaias são desesperadamente incultas a respeito de música.

Nenhum indivíduo que seja desesperadamente inculto a respeito de música é capaz de manter silêncio absoluto, enquanto se toca a Sonata ao Luar.

Para traduzir estas proposições em linguagem de conjuntos, ponhamos: B = conjunto dos indivíduos que apreciam realmente Beethoven. S = conjunto dos que mantêm silêncio absoluto enquanto se toca a Sonata ao Luar. C = conjunto das cobaias. O = conjunto dos indivíduos que são desesperadamente incultos a respeito de música. As três proposições anteriores podem traduzir-se assim:

1')

B c S ou seja BS

2')

C c D ou seja CD = O

3')

D c S

ou seja DS = O

Multiplicando membro a membro estas igualdades, pela ordem 2'), 3'), 1') e aplicando a propriedade comutativa do produto, obtém-se: CD . DS . SB = O

Eliminando os factores complementares; segundo a referida regra prática, vem a conclusão:

CB = O, que se traduz em linguagem comum por:

'Nenhuma cobaia 8precia realmente 8eethoven'. 37

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Mas das três premissas ainda se podem tirar as conclusões OB = O (Nenhuma pessoa desesperadamente inculta a respeito de música aprecia realmente Beethoven) e CS = O (Nenhuma cobaia é capaz de manter silêncio absoluto enquanto se toca a Sonata ao Luar).

Este exemplo, ao mesmo tempo humorístico e educativo, segundo o estilo do autor, pode tornar-se intuitivo com o diagrama. Um outro exemplo de L. Carrol que convém citar, igualmente humorístico e recreativo, é o dos fumadores de ópio, apresentado nas págs. 191-192 do 2.° tomo do Compêndio. O próprio aluno poderá chegar por si à conclusão; mas outras conclusões se podem tirar das mesmas premissas. Ver ainda o exercício IX, pág. 194, 2.° tomo. Os exemplos anteriores mostram o seguinte facto, para o qual convém chamar a atenção do aluno: Quando se apresentam mais de duas premissas, é possivel geralmente tirar delas mais de uma conclusão e começa a ser cada vez menos evidente quais as conclusões que se podem obter. Ora numa teoria matemática a situação é análoga: a teoria parte normalmente de várias premissas (os axiomas ou postulados) para chegar a várias conclusões (os teoremas), que são cada vez menos evidentes e que o matemático antevê primeiramente por intuição e só depois confirma logicamente por demonstração. Note-se ainda que muitas das conclusões possíveis são desprovidas de interesse; o mérito do matemático está em distinguir os resultados verdadeiramente interessantes. 11. Os casos anteriores não esgotam de modo nenhum a lista dos silogismos, nem sequer a dos silogismos clássicos em termos de conjuntos. Aliás a lista dos silogismos é interminável. Convirá ainda deter a atenção, por breve tempo, em outros tipos de silogismos.

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Por exemplo, apresentem-se as premissas 2 é um número par 2 é um número primo e convide-se o aluno a tirar uma conclusão. Não será difícil obter a resposta: Existe pelo menos um número que é par e primo ou Algum número par é primo ou ainda Algum número primo é par pares~

_ _.......

_ ___

Se designarmos por M 2 o conjunto dos números pares e por Pr o conjunto dos números primos (por exemplo no universo N), o silogismo considerado assume a forma simbólica: 2

M2 2 E Pr E

Podem-se depois considerar exemplos tais como: Alguma destas cobras é uma víbora Toda a víbora é perigosa Logo ...

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Algum número par é múltiplo de 3 Nenhum múltiplo de 3 é primo Logo ...

Convide-se o aluno a interpretar estes exemplos. quer simbolicamente. quer por meio de diagramas. Convide-se ainda o aluno a ver, por exemplo, onde está o vício de paralogismos tais como: Algum número par é primo Algum número par é múltiplo de 3 Logo algum múltiplo de 3 é primo Algum homem é cosmonauta Todo o americano é um homem Logo algum americano é cosmonauta

I. O emprego da palavra 'algum' no singular, como se faz nestes exemplos, torna a linguagem pouco natural. Seria mais natural dizer 'Alguns homens são cosmonautas'. Mas isso equivaleria a dizer 'Existe mais de um homem que é cosmonauta', o que é aliás verdadeiro (em 1965). Ora o que se pretende dizer é: 'Existe pelo menos um homem que é cosmonauta'. Isto mostra, por um lado, mais um dos inconvenientes da linguagem comum e, por outro lado, a vantagem do emprego do quantificador 'Existe pelo menos um', em vez do adjectivo indefinido 'Algum'. Por exemplo, as proposições 'Algum número par é primo' e 'Existe pelo menos um número par que é primo' pretendem dizer a mesma coisa; simplesmente, a segunda é muito mais explícita e natural do que a primeira. NOTA

IMPORTANTE.

Todavia, convém muitas vezes transigir com as irregularidades da linguagem comum e - até mais - habituar o aluno à multi-

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plicidade de formas que essa linguagem pode assumir, para que ele fique apto a traduzi-Ia em termos simbólicos. O pôr problemas em equação não é senão um primeiro aspecto desse tipo de traduções. Agora o campo alarga-se extraordinariamente e, tendo em vista o incremento que as aplicações da matemática moderna estão a ter, especialmente no domínio da automação, é forçoso preparar nesse sentido as novas gerações. O professor pode ter à sua disposição uma imensa variedade de exemplos - e quanto mais pitorescos estes forem, melhor. Indicaremos, a propósito, o seguinte exemplo extraído do livro do Prof. Suppes,

Jntroduction to Logic: Pondo: H A F

= conjunto = conjunto = conjunto

de todas as pessoas dos americanos dos franceses

B = conjunto dos bandidos P = conjunto dos filósofos V C T

= conjunto = conjunto = conjunto

das pessoas que bebem vinho das que bebem café das que bebem chá

traduza as seguintes proposições em forma simbólica:

Alguns americanos que bebem vinho são filósofos.

Nenhum francês é americano.

Quem bebe vinho e café bebe também chá.

Os bandidos franceses bebem café, chá e vinho.

Alguns bandidos americanos bebem café e chá, mas não vinho.

Alguns bandidos franceses que bebem vinho não bebem ou chá ou café.

Um filósofo não bebe chá nem café.

h) Alguns franceses são ou filósofos ou bandidos.

Todos os que bebem café bebem chá ou vinho.

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Quando se trata de silogismos, os exemplos podem tornar-se ainda mais sugestivos, como já se viu. Acrescentaremos mais dois exemplos do livro Symbolic Logic, de L. Carrol: I.

Tirar todas as conclusões possíveis das seguintes hipóteses:

Nenhum exercício acrobático, que não esteja anunciado no programa dum circo, é ali executado.

Nenhum exercício acrobático é possível, quando envolve um quádruplo salto mortal.

Nenhum exercício acrobático impossível é anunciado no programa dum circo.

(Pôr U = {exercícios acrobáticos}, a = {exercícios acrobáticos anunciados nos programas dum circo }, b = {exercícios acrobáticos executados num circo }, c = {exercícios acrobáticos que implicam um quádruplo salto mortal }, d = {exercícíos acrobáticos possíveis }.)

li. Tirar todas as conclusões possíveis das seguintes hipóteses: 1)

Quando trabalho num exemplo de lógica sem resmungar, estejam certos de que posso compreendê-lo.

Estes sorites não estão dispostos em ordem regular como os exemplos a que estou habituado.

Nenhum exemplo fácil me faz dor de cabeça.

Não sou capaz de entender um exemplo que não esteja disposto em ordem regular, como aqueles a que estou habituado.

Eu nunca resmungo com um exemplo. a não ser quando me faz dor de cabeça.

U = {exemplos de lógica em que trabalho}, a = {exemplos de lógica dispostos em ordem regular}, b = {exemplos fáceis de lógica }, c = {exemplos de lógica com que resmungo }, d = {exemplos de lógica que me fazem dor de cabeça }, e = {estes sorites }, f = {exemplos de lógica que sou capaz de entender}. Ao ver estes e outros exemplos o professor pensa logo no

problema do tempo. A maior parte dos exemplos como estes não são para desenvolver na aula. O professor pode distribuir os enunciados em folhas a ciclostilo, e dizer aos alunos que são 42

Guia para a Utilização do Compêndio de Matemática, 1º volume, Observações ao Capítulo II

para os verem em casa se tiverem tempo para isso ese acharem que podem assim divertir-se, do mesmo modo que as crianças pequenas se divertem com jogos de paciência. Os alunos devem saber que muitas das grandes descobertas científicas, como a do dínamo, a da teoria da relatividade, a da penicilina, etc" etc. são devidas a pessoas que se divertiram assim com as suas experiências e as suas meditações. O assunto da rubrica 'Intersecção duma dada família' (n. o 13 do Capítulo 11, pode ser adiado para o 7. 0 ano quando 'partição dum conjunto' associado ao de 10,

ou reunião dos conjuntos págs. 111-113, 1. 0 tomo) se tratar do conceito de 'relação de equivalência'.

11 . No estudo introdutório das relações, que se faz na parte final deste capítulo, será talvez preferível, do ponto de vista didáctico, adoptar a seguinte ordem, relativamente aos números em que são expostos estes assuntos: 14,

15,

18,

19, 20,

21,

22,

16,

Trata-se, pois, de passar para o fim o estudo do produto anterior' de mais de dois conjuntos e, portanto, o das relações com mais. de dois termos. Este assunto deverá ser feito com todo o cuidado. Um modo natural de o iniciar pode ser o seguinte: Já vimos que as expressões proposicionais com variáveis exprimem propriedades (ou atributos). Mas há uma diferença notável entre o caso das expressões com uma só variável, tais como: n é múltiplo de 5

k é primo

X tem filhos, etc.

X é estudioso

e o caso das expressões com mais de uma variável, tais

a é múltiplo de b

como~

m é primo com n

X estuda mais que Y

X é par de Y, etc.

As primeiras aplicam-se, de cada vez, a um só indivíduo, e podemos, por isso, dizer que exprimem propriedades absolutas.

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As segundas aplicam-se, de cada vez, a dois ou mais indivíduos considerados numa certa ordem. Diremos então que essas expressões traduzem propriedades relativas. Assim, as propriedades 'ser múltiplo de 5', 'ser número primo', etc. são propriedades absolutas, enquanto as propriedades 'ser múltiplo de', 'ser primo com', etc. são propriedades relativas. Ora já sabemos que, na passagem da compreensão para a extensão, as propriedades absolutas dão lugar a conjuntos. A que .dão lugar então as propriedades relativas? Podemos dizer desde já que dão lugar a relações. Mas, por enquanto, apenas se introduziu uma palavra, cujo significado é ainda vago. Procurando precisar o significado da palavra 'relação' - no caso das expressões com duas variáveis - chega-se aos conceitos de 'par ordenado' e de 'produto cartesiano', tais como se apresentam nos n.O S 14 e 15.

Assim, estes conceitos surgem inevitavelmente, quando se procura interpretar as propriedades relativas em termos de extensão. Também, como se vê, é inevitável fazer aqui apelo ao conceito intuitivo de ordem. Este é inerente à própria estrutura da linguagem (e portanto do pensamento), exactamente como os conceitos de indivíduo e de classe. Na verdade, é imposslvel lalar ou escrever, sem que os sons ou os sinais gráficos se disponham segundo uma ordem determinada: ordem temporal, no primeiro caso; ordem espacial, no segundo caso. Certos autores reduzem os conceitos de par ordenado, de termo ordenado, etc. aos de conjuntos de diferentes tipos lógicos, mediante um artifício. Por exemplo, põem por definição:

(5, 3)

= {{

5, 3} , 5} ,

(5, 5)

{{

5} , 5}, etc.

A nosso ver, porém, trata-se de um artifício pouco intuitivo e desnecessário, especialmente nesta fase do ensino. Em vez de 'gráfico duma relação', no caso geral, parece-nos preferível dizer 'diagrama duma relação'. Quando se tratar de relações em ~, a expressão 'gráfico duma relação' será usada especificamente para designar a sua imagem geométrica, segundo o método da geometria analítica, como se verá adiante. NOTA SOBRE A TERMINOLOGIA.

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(NOICE

PA,•.

Advertência prévia ..... ... ... .. ... ..... ... ....... .. ......... ........... .. .

Normas gerais ... ..... .. ... .. ... ... ... ....... ... .. ...... ....... .. ... ...... ....

1- Observações ao Capitulo I .. ....... ...... ......... ..... ........

II - Observações ao Capitulo 11 .......................... .. .......

III-Introdução

à geometria analítica (assunto não

tratado no Compêndio) .. ....... ...... .... .. ... ..... ...... .. ..

IV - Observações ao Capitulo 111 ............... .. .. ......... ......

V - Observações ao Capitulo IV. .. ..... ...... ...... .. .. .. ... ....

114

VI- Observações ao Capitulo V ............................ ... ...

121

VII- Observações ao Capitulo VI .... ... ..... ......... .. ....... .. .

134

VII I- Observações ao Capitulo VII .... .......... ............... .. ..

143

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