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Esferas em Espaços Métricos

Uma das primeiras coisas que se aprende num curso (universitário) de espaços métricos é que existe uma infinidade de "distâncias" (ou métricas) diferentes no plano e no espaço. Uma família bem conhecida de distâncias no © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César é a que provém das normas

© Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César

onde p é um número real no mínimo igual a 1. Ou seja, se na conhecida fórmula da distância entre pontos do espaço tridimensional

© Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César

substituirmos o índice da raiz por p, e os quadrados das diferenças pelas p-ésimas potências dos módulos dessas diferenças, teremos ainda uma função que se comporta, em essência, como a distância usual (que, incidentalmente, corresponde ao caso © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César).

Uma vez definida uma dessas distâncias, podemos fazer geometria com a mesma. Em particular, podemos falar em "esferas" (com relação à função distância escolhida). A animação (coluna direita) que conduziu a esta página ilustra o crescimento das esferas concêntricas de raio 1

© Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César,

com p variando de 1 (um octaedro) até 7 e terminando com o caso limite © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César (um cubo), sendo que

© Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César.

(A animação foi feita com o DPGraph.) O fato dessas esferas crescerem com p decorre das desigualdades entre normas

© Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César.

A discussão acima se aplica a qualquer espaço euclidiano © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César. No caso do © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César, o familiar plano cartesiano, mostramos o crescimento das "esferas" unitárias com p através da animação abaixo, cujos quadros foram produzidos no GrafEq. Mais precisamente, a animação mostra o crescimento das bolas (regiões planas) correspondentes às esferas (que neste caso são curvas planas).

Exercício

Em sua versão atual, o DPGraph não possui uma função para calcular o maior de dois ou três números dados. (O GrafEq, por outro lado, traz essa função em sua biblioteca básica — e com um número qualquer de argumentos!) Como foi então que conseguimos produzir a esfera © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César (um cubo) no DPgraph? Uma solução para este problema consiste em exprimir a função © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César em termos do valor absoluto (existente em quase todo software). Descubra como fazer isso.


Carlos César de Araújo, 3 de outubro de 2002

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A superfície de Celso Costa - made with Mathematica by Carlos César

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Seções transversais de um parabolóide.

Garrafa de Klein (made with Mathematica by Carlos César)

Heptadecágonos estrelados (made with Mathematica by Carlos César)

Rotação de um cilindro em volta de um cone duplo (made with DPGraph by Carlos César)

Made with Winplot by Carlos César)

Made with DPGraph by Carlos César)