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Uma visão diferente das raízes da unidade

Para cada número natural © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César, as raízes n-ésimas da unidade são os números complexos z que satisfazem a equação

© Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César.

Reunindo as soluções complexas de todas essas equações, obtém-se o conjunto das raízes da unidade  — o qual inclui as raízes quadradas, cúbicas, quartas, etc.

A visão geométrica mais comum das raízes da unidade é como vértices de certos polígonos no plano complexo. Mais precisamente, as raízes n-ésimas constituem os vértices de um polígono regular de n lados inscrito na circunferência unitária. Por exemplo, as raízes cúbicas (© Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César) dividem a circunferência unitária em três partes iguais.

Na seqüência de quadros da animação abaixo, revelamos outra maneira de se olhar para as raízes da unidade: como interseções de curvas polinomiais. De fato, a equação complexa © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César equivale a um sistema de equações do tipo

© Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César

onde f e g são polinômios de grau n nas variáveis x e y. Cada uma dessas equações tem como gráfico um conjunto de curvas no plano, abaixo coloridas de vermelho e azul. As interseções dois dois conjuntos de curvas são precisamente os pontos © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César tais que © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César. Os quadros da nossa animação foram produzidos variando-se n de 1 até 10. (Para interromper num determinado quadro, pressione a tecla Esc; para reiniciar o filme, pressione F5.)

Esta animação foi inteiramente produzida por um programa escrito por mim e rodado no Mathematica. Para cada valor de n, o algoritmo extrai as partes real e imaginária da equação © Matemática Para Gregos & Troianos - Carlos César, resolve o sistema, traça os gráficos respectivos, marca os pontos de interseção e salva o quadro numa pasta. Em seguida, os quadros são enfileirados com tempos de exibição definidos e reunidos num único arquivo GIF. O sistema polinomial obtido com n = 6 foi automaticamente reescrito em ASCII e colocado no GrafEq para produzir a pequena animação na qual você clicou.


Carlos César de Araújo, 2 de agosto de 2002

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A giróide (de Alan Shoen) - Animation made with DPGraph and Mathematica by Carlos César

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Gráfico de y = mdc(x,1), by Carlos César

Raízes da unidade (made with GrafEq by Carlos César)

A função resto de 1 por x (GrafEq / Carlos César)

Pontos com coordenadas inteiras sob uma hipérbole (Made with GrafEq by Carlos César)

A ciclóide no Winplot (Carlos César)

Parabolóide hiperbólico (veja o applet Java)

Made with Winplot by Carlos César

Made with Winplot by Carlos César