Combinatória: abordagem precisa

O objetivo central deste projeto é precisar matematicamente certos objetos combinatórios que servem como ponto de partida nas apresentações usuais da Análise Combinatória e são comumente apresentados de maneira informal e intuitiva. Estabelecido este referencial teórico preciso, pretendemos, a partir dele, reapresentar os conceitos de Análise Combinatória de modo mais rigoroso privilegiando sempre a apresentação mais natural possível. Mais precisamente, estaremos interessados em reapresentar os resultados referentes ao capítulo dois do livro do professor Augusto C. Morgado a partir de uma versão matematicamente mais precisa dos Princípios Aditivo e Multiplicativo. Além disso, pretendemos que os argumentos usados em nossas deduções usem predominantemente indução ou construção de bijeções, o que é um dos grandes objetos de estudo da combinatória moderna

Modelos de agrupamento e classificação para os bairros da cidade do Rio de Janeiro sob a ótica da Inteligência Computacional: Lógica Fuzzy, Máquinas de Vetores Suporte e Algoritmos Genéticos

A partir de 2011, ocorreram e ainda ocorrerão eventos de grande repercussão para a cidade do Rio de Janeiro, como a conferência Rio+20 das Nações Unidas e eventos esportivos de grande importância mundial (Copa do Mundo de Futebol, Olimpíadas e Paraolimpíadas). Estes acontecimentos possibilitam a atração de recursos financeiros para a cidade, assim como a geração de empregos, melhorias de infraestrutura e valorização imobiliária, tanto territorial quanto predial. Ao optar por um imóvel residencial em determinado bairro, não se avalia apenas o imóvel, mas também as facilidades urbanas disponíveis na localidade. Neste contexto, foi possível definir uma interpretação qualitativa linguística inerente aos bairros da cidade do Rio de Janeiro, integrando-se três técnicas de Inteligência Computacional para a avaliação de benefícios: Lógica Fuzzy, Máquina de Vetores Suporte e Algoritmos Genéticos. A base de dados foi construída com informações da web e institutos governamentais, evidenciando o custo de imóveis residenciais, benefícios e fragilidades dos bairros da cidade. Implementou-se inicialmente a Lógica Fuzzy como um modelo não supervisionado de agrupamento através das Regras Elipsoidais pelo Princípio de Extensão com o uso da Distância de Mahalanobis, configurando-se de forma inferencial os grupos de designação linguística (Bom, Regular e Ruim) de acordo com doze características urbanas. A partir desta discriminação, foi tangível o uso da Máquina de Vetores Suporte integrado aos Algoritmos Genéticos como um método supervisionado, com o fim de buscar/selecionar o menor subconjunto das variáveis presentes no agrupamento que melhor classifique os bairros (Princípio da Parcimônia). A análise das taxas de erro possibilitou a escolha do melhor modelo de classificação com redução do espaço de variáveis, resultando em um subconjunto que contém informações sobre: IDH, quantidade de linhas de ônibus, instituições de ensino, valor m médio, espaços ao ar livre, locais de entretenimento e crimes. A modelagem que combinou as três técnicas de Inteligência Computacional hierarquizou os bairros do Rio de Janeiro com taxas de erros aceitáveis, colaborando na tomada de decisão para a compra e venda de imóveis residenciais. Quando se trata de transporte público na cidade em questão, foi possível perceber que a malha rodoviária ainda é a prioritária

Experimentos numéricos para deposição de parafinas com modelo Multisólido

Este trabalho objetiva a construção de estruturas robustas e computacionalmente eficientes para a solução do problema de deposição de parafinas do ponto de vista do equilíbrio sólido-líquido. São avaliados diversos modelos termodinâmicos para a fase líquida: equação de estado de Peng-Robinson e os modelos de coeficiente de atividade de Solução Ideal, Wilson, UNIQUAC e UNIFAC. A fase sólida é caracterizada pelo modelo Multisólido. A previsão de formação de fase sólida é inicialmente prevista por um teste de estabilidade termodinâmica. Posteriormente, o sistema de equações não lineares que caracteriza o equilíbrio termodinâmico e as equações de balanço material é resolvido por três abordagens numéricas: método de Newton multivariável, método de Broyden e método Newton-Armijo. Diversos experimentos numéricos foram conduzidos de modo a avaliar os tempos de computação e a robustez frente a diversos cenários de estimativas iniciais dos métodos numéricos para os diferentes modelos e diferentes misturas. Os resultados indicam para a possibilidade de construção de arcabouços computacionais eficientes e robustos, que podem ser empregados acoplados a simuladores de escoamento em dutos, por exemplo.

O surgimento dos números irracionais

Este é um trabalho de pesquisa sobre um conjunto de números (irracionais) que é pouco trabalhado no ensino básico de matemática. Foi uma procura muito interessante e enriquecedora, pois encontrei matemáticos e historiadores com visões bem diferentes. Muitos deles não aceitavam este novo conjunto. Para Leopold Kronecker, só existia o conjunto dos números inteiros. Já para Cantor e Dedekind, o aparecimento dos irracionais foi extremamente importante para o desenvolvimento da matemática, abrindo novos horizontes. Menciono aqui um pouco da vida e da obra de alguns matemáticos que se envolveram com os números irracionais. Tratamos ainda da descoberta dos incomensuráveis, ou seja, como iniciou-se o problema da incomensurabilidade, e do retângulo áureo e sua importância em outras áreas. O trabalho mostra também dois grupos de números que não são mencionados quando ensinamos equações algébricas, que são os números algébricos e os números transcendentes, assim como teoremas essenciais para a prova da transcendência dos irracionais especiais e . Por fim, proponho uma aula para uma turma do 3 ano do Ensino Médio com o objetivo de mostrar a irracionalidade de alguns números, usando os teoremas pertinentes

Estudo de fluxos numéricos para modelos magneto-hidrodinâmicos utilizando o código Flash

A teoria magneto-hidrodinâmicos permite a estruturação de modelos computacionais, designados modelos MHDs, que são uma extensão da dinâmica dos fluidos para lidar com fluidos eletricamente carregados, tais como os plasmas, em que se precisa considerar os efeitos de forças eletromagnéticas. Tais modelos são especialmente úteis quando o movimento exato de uma partícula não é de interesse, sendo que as equações descrevem as evoluções de quantidades macroscópicas. Várias formas de modelos MHD têm sido amplamente utilizadas na Física Espacial para descrever muitos tipos diferentes de fenômenos de plasma, tais como reconexão magnética e interações de ventos estelares com diferentes objetos celestiais. Neste trabalho, o objetivo é analisar o comportamento de diversos fluxos numéricos em uma discretização de volumes finitos de um modelo numérico de MHD usando um esquema de malha entrelaçada sem separação direcional considerando alguns casos testes. Para as simulações, utiliza-se o código Flash, desenvolvido pela Universidade de Chicago, por ser um código de amplo interesse nas simulações astrofísicas e de fenômenos no espaço próximo à Terra. A metodologia consiste na inclusão de um fluxo numérico, permitindo melhoria com respeito ao esquema HLL.

Otimização global topográfica aplicada a problemas de otimização com restrições de igualdade e desigualdade

Os métodos de otimização que adotam condições de otimalidade de primeira e/ou segunda ordem são eficientes e normalmente esses métodos iterativos são desenvolvidos e analisados através da análise matemática do espaço euclidiano n-dimensional, o qual tem caráter local. Esses métodos levam a algoritmos iterativos que são usados para o cálculo de minimizadores globais de uma função não linear, principalmente não-convexas e multimodais, dependendo da posição dos pontos de partida. Método de Otimização Global Topográfico é um algoritmo de agrupamento, o qual é fundamentado nos conceitos elementares da teoria dos grafos, com a finalidade de gerar bons pontos de partida para os métodos de busca local, com base nos pontos distribuídos de modo uniforme no interior da região viável. Este trabalho tem como objetivo a aplicação do método de Otimização Global Topográfica junto com um método robusto e eficaz de direções viáveis por pontos-interiores a problemas de otimização que tem restrições de igualdade e/ou desigualdade lineares e/ou não lineares, que constituem conjuntos viáveis com interiores não vazios. Para cada um destes problemas, é representado também um hiper-retângulo compreendendo cada conjunto viável, onde os pontos amostrais são gerados.

Levantamento exploratório - reconhecimento de solos do Estado de Sergipe.

Este trabalho constitui o texto explicativo do levantamento dos solos do Estado de Sergipe, que abrange uma area de 21.994km2 e situa-se na Regiao Nordeste do Brasil, localizado entre os paralelos de 9 31'54" e 11 34'12" de latitude Sul e os meridianos de 36 11'20" de longitude a Oeste de Greenwich. O levantamento foi executado em nivel intermediario entre exploratorio e de reconhecimento, utilizando-se como bases o mapa topografico do Estado na escala 1:400.000 e foto-mosaicos nao controlados nas escalas de 1:100.000 e 1:80.000. Na zona umida costeira foram utilizadas tambem fotografias aereas verticais na escala de 1:60.000. No Estado de Sergipe prevalecem na zona costeira clima quente e umido; vegetacao florestal e cerrado; relevo plano, suave ondulado nosvales; sedimentos do Grupo Barreiras-Terciario, do Holoceno e do Cretaceo. O solo mais importante desta area e o Podzolico Vermelho Amarelo e em menor proporcao sao encontradas as Areias Quartzosas Distroficas e Latosol Vermelho Amarelo Distrofico, os quais sao derivados principalmente de sedimentos do Terciario. Relacionados com o Holoceno, sao encontrados as Areias Quartzosas Marinhas, Solos Indiscriminados de Mangues, Podzol e outros Solos Hidromorficos. Na parte oeste do Estado predominam: clima semi-arido muito quente; vegetacao de caatinga; relevo plano e suave ondulado; rochas cristalinas (xistos, gnaisses, granitos) e meta-siltitos. Destacam-se: Solos Litolicos Eutroficos, Brunos nao Calcicos, Planosol Solodico Eutrofico, Regosol, Solonetz Solodizado..

Variação da área irrigada por pivôs centrais no Brasil entre 2013 e 2014.

Foram comparadas as áreas irrigadas por pivôs centrais no Brasil em 2013 e 2014, mapeadas através da identificação visual a partir de mosaicos formados por imagens do satélite Landsat 8 ? OLI / TRS de 2013 e 2014, respectivamente, exibidas no programa Google Earth. Em 2013 foram identificados 17.878 pivôs centrais, ocupando uma área irrigada de 1.179.176 ha. Em 2014, foi observado aumento de 11% no número de pivôs centrais e de 8% na área irrigada (19.928 pivôs centrais, 1.279.072 ha irrigados). Em 2013, praticamente 90% dos pivôs concentravam-se nos Estados de Minas Gerais, São Paulo, Goiás, Bahia e Rio Grande do Sul, situação também observada para o ano de 2014. Em alguns Estados foi verificado aumento maior do que 20% no número de pivôs entre 2013 e 2014, como em Alagoas (133%), Santa Catarina (50%), Mato Grosso (20,07%). Em outros Estados, porém, o número de pivôs diminuiu em mais do que 20%, como é o caso do Sergipe (-100%), Pernambuco (-75%) e Maranhão (-46,61%). Em 2013, aproximadamente 45% dos pivôs centrais do Brasil concentrava-se na Região Hidrográfica do Rio Paraná; e quase 30%, na do Rio São Francisco. Em 2014, a Região Hidrográfica do Rio Paraná passou a concentrar cerca de 50% dos pivôs centrais do país. Apesar das adversidades climáticas verificadas nos últimos anos, principalmente nas áreas de Cerrado, com o aumento de incentivos econômicos para a produção de alimentos prevê-se a expansão futura das áreas irrigadas no país. Apesar do benefício potencial da irrigação para a produção agrícola, estratégias para promover o aumento da produção agrícola irrigada devem considerar restrições relacionadas com a disponibilidade, qualidade e conflitos de uso da água das bacias hidrográficas em que estão inseridas. Ações estimulando a melhoria da qualidade da água, conservação de nascentes e áreas de preservação permanente, bem como o gerenciamento eficiente dos recursos hídricos, contribuirão para a melhoria da qualidade e quantidade de água disponível, fundamentais para possibilitar a sustentabilidade e expansão futura da agricultura irrigada no Brasil.

Fatores que permeiam o comprometimento dos alunos na aprendizagem da matemática

Este trabalho apresenta resultados parciais da pesquisa de Doutorado em Ensino de Ciências e Matemática da Universidade Luterana do Brasil que está em andamento. Nesta investigação é proposto um estudo sobre o comprometimento dos alunos no processo de aprendizagem em Matemática. Objetivando determinar os prováveis fatores que permeiam este comprometimento aplicou-se um questionário a 128 alunos de cinco turmas do 3° ano do Ensino Médio de uma escola federal de Porto Alegre - Rio Grande do Sul - Brasil. Este instrumento se constituiu de um primeiro bloco, denominado Perfil, com propósito de elaborar o perfil dos alunos, um segundo, chamado Aprendizagem, buscando informações sobre o processo de aprendizagem em matemática e um terceiro intitulado, Dominio Afetivo, dados sobre os sentimentos expressados em relação à matematica. Com a análise estatística das respostas, pode-se compreender melhor este comprometimento e traçar alguns indicativos que influem na aprendizagem em Matemática destes discentes.

Uso de contenidos matemáticos en creaciones publicitarias para la promoción de bienes y servicios

El presente artículo muestra los resultados obtenidos en una experiencia pedagógica de aula con estudiantes de la carrera de Ingeniería en Gestión de Empresas del Instituto Profesional La Araucana de Osorno, quienes dada una empresa, ficticia o real, debieron crear afiches publicitarios utilizando contenidos matemáticos básicos y avanzados para promocionar los bienes o servicios que ofrecen a la comunidad. Como resultado de la experiencia se logró que los estudiantes aplicaran conceptos de matemática básica y avanzada para la creación de publicidad de acuerdo a las necesidades de una empresa, visualizando la matemática como una disciplina aplicable a diferentes situaciones.

Los campanoides, algo nuevo sobre polígonos regulares

Se hace un estudio algebraico y geométrico de los campanoides, nuevos objetos basados en los polígonos regulares, se definen, clasifican y muestra el proceso de su construcción. En este trabajo analizo específicamente el Campanoide Triangular indicando sus características, modelo algebraico que lo define y la ecuación para calcular su ´área en términos de la base, al final se muestran unos mosaicos construidos con estos campanoides.

La matemática griega

Pocas veces una obra, como científicos griegos, que se define a sí misma como una antología, extracto de las aportaciones más significativas de la ciencia griega, produce en el lector la sensación de tener entre las manos un verdadero mirador desde el que se observa, si no con la nitidez del primer plano sí con la visión que proporciona un punto desde el que se puede apreciar la enorme aportación de la ciencia griega a la cultura occidental y a la estructura del pensamiento científico actual.

Matemática conceptual: la propuesta didáctica de F.W. Lawvere y S.H. Schanuel

El texto que sigue es un comentario sobre un libro de FW Lawvere y SH Schanuel de publicación reciente pero con una beca de gestación, que contiene una experiencia concreta introducción de conceptos de la teoría categorías del estadio temprano de enseñanza de las matemáticas. El comentario incluye cumbre de análisis comparativo de este experiencia actual con la protagonizada por PJ Hilton en el año 70. La diferencia entre ambas propuestas explican términos de la evolución general de la teoría a lo largo de la segunda mitad del presente siglo, particularmente en el último cuarto.

Historia de la matemática: implicacioones didácticas

Saber cómo ha evolucionado y cómo evoluaciona la ciencia matemática ayuda a entender mejor las conexiones entre diferentes conceptos y procedimientos que la vertebran y permiten apreciar la naturaleza viva y humana. Como consecuencia, estos conocmientos contribuyen sin duda a enseñar mejor esta ciencia.

La matemática que protege de errores a los números de identificación

Con este material pretendemos divulgar la matemática implicada en los números de identificación tales como NIF, ISBN, EAN... La aritmética modular se utiliza para lijar el dígito de control, y algoritmos sencillos permiten al ordenador descubrir muchas falsificaciones o posibles errores en el número de identificación de la tarjeta, producto o persona. Los esquemas de codificación más usuales detectan todos los errores simples, esto es, cuando se confunde un dígito por otro pero, sin embargo, no descubren otros tipos de errores que, aunque son menos frecuentes, son posibles. El álgebra y la divisibilidad ayudan a elegir esquemas de codificación mas seguros.