Simetrias para o ensino de equações e funções na Educação básica

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, Alberto Heleno Rocha da
Data de Publicação: 2014
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL)
Texto Completo: http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/6197
Resumo: Symmetries are widely found in nature, but do not have many written works on their properties and applications. In regard to school textbooks, more specifically those that deal with mathematics, treat them superficially. In the pedagogical practice textbooks with a deep approach to symmetries and their applications are rarely found. While reading those textbooks used in primary education and secondary education we have found symmetries applied frequently in the past four years, but the same does not happen with respect to a more intrinsic application in particular topics in the teaching of mathematics or geometry. Most textbooks are restricted to axial, translational and rotational symmetries applied to geometric figures, and seldom make a parallel to any interdisciplinary aspect, for example, to show that the majority of living beings exhibit bilateral symmetry. However, in the general sense, they do not make an analytical study of symmetries. One of the most important work on symmetries was written by the German physicist Kepler while attempting to explain the symmetries of the most coveted symmetrical object at that time: snowake of six points. In this dissertation, we describe a work that has been done over ten years in public and private schools, and that has had positive results on mathematics teaching. We begin with an approach to mathematical education, the ways in which symmetries arise in nature, in architecture, and visual arts. The importance of symmetries for the classical, relativistic and quantum physics. Then, we present an educational program which takes into consideration one logical-deductive sequence of teaching of mathematics whose scope is the resolution of problems whose solutions need the resolution of equations of first and second degrees, as well as systems of equations. The first-degree equations are solved using axial symmetry in which we consider the equal sign is the axis of symmetry that keeps the balance of equation. Second-degree equations are solved by the method of complete on squares keeping unchanged the axial symmetry of the equation, thus avoiding the use of formula of Bhaskara. Systems of equations are solved using the principle of translational symmetry, where one isolates the same term unknown in two or more equations of the system. This work culminates with an analytical study of the behavior of linear, quadratic, exponential, logarithmic, and trigonometric functions, considering applications of the operations of symmetry. The curve reections are held (axially symmetrical) representing the functions in relation to the coordinate axes, as well as compared to any straight line and even to the bisectrix of the odd quadrants of the orthogonal Cartesian plane, obtaining their several inverse functions; furthermore, we also analyzed the rotational symmetry of each curve representing the functions relative to the origin of the orthogonal Cartesian plane. From our teaching experience, we have noticed that students have had a great openness to interdisciplinary works and through this learning mechanism have developed a great ability to algebraic and geometric perception and a greater enthusiasm for the study of other sciences.
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Most textbooks are restricted to axial, translational and rotational symmetries applied to geometric figures, and seldom make a parallel to any interdisciplinary aspect, for example, to show that the majority of living beings exhibit bilateral symmetry. However, in the general sense, they do not make an analytical study of symmetries. One of the most important work on symmetries was written by the German physicist Kepler while attempting to explain the symmetries of the most coveted symmetrical object at that time: snowake of six points. In this dissertation, we describe a work that has been done over ten years in public and private schools, and that has had positive results on mathematics teaching. We begin with an approach to mathematical education, the ways in which symmetries arise in nature, in architecture, and visual arts. The importance of symmetries for the classical, relativistic and quantum physics. Then, we present an educational program which takes into consideration one logical-deductive sequence of teaching of mathematics whose scope is the resolution of problems whose solutions need the resolution of equations of first and second degrees, as well as systems of equations. The first-degree equations are solved using axial symmetry in which we consider the equal sign is the axis of symmetry that keeps the balance of equation. Second-degree equations are solved by the method of complete on squares keeping unchanged the axial symmetry of the equation, thus avoiding the use of formula of Bhaskara. Systems of equations are solved using the principle of translational symmetry, where one isolates the same term unknown in two or more equations of the system. This work culminates with an analytical study of the behavior of linear, quadratic, exponential, logarithmic, and trigonometric functions, considering applications of the operations of symmetry. The curve reections are held (axially symmetrical) representing the functions in relation to the coordinate axes, as well as compared to any straight line and even to the bisectrix of the odd quadrants of the orthogonal Cartesian plane, obtaining their several inverse functions; furthermore, we also analyzed the rotational symmetry of each curve representing the functions relative to the origin of the orthogonal Cartesian plane. From our teaching experience, we have noticed that students have had a great openness to interdisciplinary works and through this learning mechanism have developed a great ability to algebraic and geometric perception and a greater enthusiasm for the study of other sciences.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorSimetrias são amplamente encontradas na natureza, mas não se têm muitos trabalhos escritos sobre suas propriedades e aplicações. No tocante ao ensino, os livros didáticos, mais especificamente os de Matemática, tratam-na superficialmente. Na pratica pedagógica então, raramente se encontra material com abordagens profundas sobre simetrias e aplicações no ensino. Apesar de se observar que os livros didáticos, usados nos ensinos fundamental e médio, abordam as simetrias com uma freqüência bem maior nesses últimos quatro anos, não se observa uma aplicação mais intrínseca em determinados tópicos do ensino da Matemática ou Geometria. A maioria dos livros didáticos restringe-se às simetrias axiais, translacionais e rotacionais aplicadas a figuras geométricas e, raras as vezes, fazem um paralelo a algum tema interdisciplinar, como por exemplo, mostrar que a maioria dos seres vivos apresenta simetria bilateral. Porém, de um modo geral, não fazem um estudo analítico das simetrias. Um dos livros mais importantes sobre simetrias foi escrito pelo físico alemão Kepler, na tentativa de explicar as simetrias do objeto simétrico mais cobiçado na época: o oco de neve de seis pontas. Nesta dissertação, descrevemos um trabalho que vem sendo realizado há mais de dez anos em salas de aula de escolas públicas e particulares e que tem surtido efeitos positivos no que diz respeito ao ensino da Matemática. Iniciamos com uma abordagem sobre a educação matemática, as formas como as simetrias se apresentam na natureza, na arquitetura e nas artes plásticas. A importância das simetrias para o mundo físico clássico, relativístico e quântico. Em seguida, apresentamos um programa de ensino que leva em consideração uma sequência lógico-dedutiva do ensino da Matemática, partindo das resoluções de problemas cujas soluções levam à necessidade de resoluções de equações de primeiro e segundo grau, e sistemas de equações. As equações de primeiro grau são resolvidas utilizando simetria axial onde levamos em consideração que o sinal de igualdade é o eixo de simetria que mantém o equilíbrio. Equações do segundo grau são resolvidas pelo método de completar quadrados que mantém inalterada a simetria axial da equação, evitando assim a utilização da formula de Bháskara. Os sistemas de equação são resolvidos utilizando o princípio da simetria translacional, onde isolamos a mesma incógnita nas duas ou mais equações do sistema. Este trabalho culmina com um estudo analítico do comportamento das funções lineares, quadráticas, exponenciais, logarítmicas e trigonométricas, diante das aplicações de operações das simetrias. São realizadas reflexões das curvas (simétricas axiais) que representam as funções em relação aos eixos das abcissas e ordenadas, também como em relação a uma reta qualquer e até mesmo à reta bissetriz dos quadrantes ímpares do plano cartesiano ortogonal, obtendo assim, as respectivas funções inversas; além disso, analisamos também a simetria rotacional de cada curva que representa as funções em relação à origem do plano cartesiano ortogonal. Da experiência de ensino, notamos que os discentes tiveram uma abertura maior para o trabalho interdisciplinar e, através desse mecanismo de ensino, desenvolveram maior capacidade de percepção geométrica e algébrica, bem como maior entusiasmo em relação ao estudo das outras ciências.Universidade Federal de AlagoasBrasilPrograma de Pós-Graduação em Mestrado Profissional em Matemática em Rede Nacional - PROFMATUFALMelo, Vânio Fragoso dehttp://lattes.cnpq.br/9682146246826453Lima, José Carlos Almeida dehttp://lattes.cnpq.br/3190621555949366Santos, Givaldo Oliveira doshttp://lattes.cnpq.br/2811899043438299Silva, Alberto Heleno Rocha da2019-12-04T18:28:17Z2019-10-302019-12-04T18:28:17Z2014-12-19info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfSILVA, Alberto Heleno Rocha da. Simetrias para o ensino de equações e funções na Educação básica. 2019. 164 f. Dissertação (Mestrado Profissional em Matemática em Rede Nacional) – Instituto de Matemática, Programa de Pós Graduação em Mestrado Profissional em Matemática em Rede Nacional, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2014.http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/6197porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL)instname:Universidade Federal de Alagoas (UFAL)instacron:UFAL2019-12-05T17:06:22Zoai:www.repositorio.ufal.br:riufal/6197Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufal.br/oai/requestri@sibi.ufal.bropendoar:2019-12-05T17:06:22Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL) - Universidade Federal de Alagoas (UFAL)false
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description Symmetries are widely found in nature, but do not have many written works on their properties and applications. In regard to school textbooks, more specifically those that deal with mathematics, treat them superficially. In the pedagogical practice textbooks with a deep approach to symmetries and their applications are rarely found. While reading those textbooks used in primary education and secondary education we have found symmetries applied frequently in the past four years, but the same does not happen with respect to a more intrinsic application in particular topics in the teaching of mathematics or geometry. Most textbooks are restricted to axial, translational and rotational symmetries applied to geometric figures, and seldom make a parallel to any interdisciplinary aspect, for example, to show that the majority of living beings exhibit bilateral symmetry. However, in the general sense, they do not make an analytical study of symmetries. One of the most important work on symmetries was written by the German physicist Kepler while attempting to explain the symmetries of the most coveted symmetrical object at that time: snowake of six points. In this dissertation, we describe a work that has been done over ten years in public and private schools, and that has had positive results on mathematics teaching. We begin with an approach to mathematical education, the ways in which symmetries arise in nature, in architecture, and visual arts. The importance of symmetries for the classical, relativistic and quantum physics. Then, we present an educational program which takes into consideration one logical-deductive sequence of teaching of mathematics whose scope is the resolution of problems whose solutions need the resolution of equations of first and second degrees, as well as systems of equations. The first-degree equations are solved using axial symmetry in which we consider the equal sign is the axis of symmetry that keeps the balance of equation. Second-degree equations are solved by the method of complete on squares keeping unchanged the axial symmetry of the equation, thus avoiding the use of formula of Bhaskara. Systems of equations are solved using the principle of translational symmetry, where one isolates the same term unknown in two or more equations of the system. This work culminates with an analytical study of the behavior of linear, quadratic, exponential, logarithmic, and trigonometric functions, considering applications of the operations of symmetry. The curve reections are held (axially symmetrical) representing the functions in relation to the coordinate axes, as well as compared to any straight line and even to the bisectrix of the odd quadrants of the orthogonal Cartesian plane, obtaining their several inverse functions; furthermore, we also analyzed the rotational symmetry of each curve representing the functions relative to the origin of the orthogonal Cartesian plane. From our teaching experience, we have noticed that students have had a great openness to interdisciplinary works and through this learning mechanism have developed a great ability to algebraic and geometric perception and a greater enthusiasm for the study of other sciences.
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