Um Pouco de História

 

O Aparecimento do Número

As Primeiras Reacções às Raízes Quadradas de Números Negativos

O Aparecimento das Raízes Quadradas de Números Negativos

A Notação

 

    O Aparecimento do Número


   
O conceito de número tem sido preocupação constante para matemáticos e filósofos, chegando a considerar-se que a complexidade de uma civilização se reflecte na complexidade dos seus números. Embora a ideia de número seja anterior à criação da palavra para o designar, pode dizer-se que o desenvolvimento da ideia caminhou a par com o da respectiva linguagem. Foi após longa evolução que o Homem desenvolveu a técnica que consiste em fazer corresponder a cada elemento de um conjunto, um elemento de outro conjunto. Para os antigos Hindus a lua ou a terra representavam o número 1, as asas de um pássaro o número 2, as folhas de um trevo o número 3, as patas de um cão o número 4, os dedos da mão o números 5, o que reflecte também a ligação da criação de número com a própria Natureza. Segundo Bento de Jesus Caraça: «Esta operação de "fazer corresponder" (...) é, sem dúvida, uma das ideias basilares da matemática». 

A numeração impôs-se desde o momento em que o homem primitivo precisou de contar as peças que apanhava da caça e os filhos que tinha. Nasce assim o conceito de número natural (1, 2 ,3, ...). No conjunto dos números naturais podem definir-se duas operações, soma e produto , mas não divisão ou subtracção, que só teria solução nos casos em o diminuendo fosse menor que o diminuidor: não existe nenhum número natural que seja igual a 3 menos 5. Foi preciso criar outra classe de números que resolvesse este problema: os números inteiros (0, 1, -1, 2, -2, ...). Observe que no conjunto dos números inteiros ficam incluídos os naturais. Mas no conjunto dos inteiros só é possível a divisão quando o dividendo é múltiplo do divisor. Daí a necessidade de introduzir os números fraccionários. A reunião de inteiros e fraccionários forma o conjunto dos números racionais. Neste conjunto só não é possível a radiciação: Ö3 e 3Ö2 são exemplos de raízes que não têm sentido nos números racionais. Aos números deste tipo chamamos-lhes racionais. Fica assim completo o campo dos números reais (a união dos racionais com os irracionais). Só fica por resolver o caso das raízes de índice par dos números negativos. Por isso há que introduzir a noção de números complexos. 

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     As Primeiras Reacções às Raízes Quadradas de Números Negativos
    

Aproximadamente em 850 DC Mahavira afirma:« ...como na natureza das coisas um negativo não é um quadrado, ele não tem, portanto, raiz quadrada». Bhaskara (1114-1185 aprox.) afirma: «O quadrado de um afirmativo [positivo] é um afirmativo; e a raiz quadrada de um afirmativo é dupla: positiva e negativa. Não há raiz quadrada de um negativo; pois ele não é um quadrado».
   
O matemático Luca Paccioli (1445-1514) publica em 1494 que a equação x2+c=bx é solúvel se b2/4³c e o francês Nicola Chuquet (1445-1500) faz observações semelhantes sobre "soluções impossíveis" em publicação de 1484.
    Gerônimo Cardano (1501-1576) considerava que o aparecimento de raízes quadradas de números negativos na resolução de um problema indicava que o mesmo não tinha solução.
    O primeiro exemplo de raiz quadrada de número negativo foi publicado, aproximadamente em 75 DC por Heron, num cálculo sobre o desenho de uma pirâmide onde surge o número Ö81-144, que não provocando problemas de maior o trocou por Ö144-81.
    À volta do ano 275 DC Diophanto ao resolver um problema depara-se com a equação 24x2-172x+336=0, cujo descriminante é negativo, não tendo assim raízes reais e portanto não vendo necessidade de dar sentido a Ö-167.

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     O Aparecimento das Raízes Quadradas de Números Negativos

 

Não podemos esquecer que nesta altura (sécs. XVI e XVII) nem  os irracionais nem os negativos tinham adquirido esta dignidade numérica. Qualquer matemático desta altura classificaria as equações do tipo x2+1=0 ou x2-2=0 como absurdas, obviamente impossíveis, sem solução, não perderiam tempo com elas. Os números negativos e os números complexos apareceram mais ou menos simultaneamente.
    Um grande passo no estudo dos números complexos, z=a+bi, foi a sua representação visual. O dinamarquês Caspar Wessel, em 1797, foi o primeiro a representar geometricamente os números complexos, estabelecendo uma correspondência bijectiva entre números complexos e pontos do plano, que, de certa forma, segue a linha da representação dos números reais numa recta.
    Esta representação de Wessel vai um pouco mais além da simples representação cartesiana, pois toma um eixo (regra geral o eixo das ordenadas) como o eixo onde se encontram todos os imaginários puros. Este trabalho de Wessel foi votado ao esquecimento, por ter sido publicado em dinamarquês, e só anos depois, à volta de 1806, agora publicado em francês por Jean Robert Argand que criava a mesma representação cuja glória, indevida, ficou ligada ao seu nome até aos nossos tempos.

    Ao homem de hoje as raízes quadradas de números negativos não provocam nenhuma dificuldade de aceitação, ao contrário dos algebristas do séc. XVI que, sugestionados pelo aspecto, as consideravam como um artifício e algo fora das possibilidades numéricas, e não lhes conferiam qualquer dignidade numérica. Este modo de ver instalou-se de tal maneira no espírito dos algebristas que, já no séc. XVII, Descartes chamou imaginários a estes novos números.
    As raízes quadradas de números complexos aparecem na resolução de cúbicas e não na resolução de equações de segundo grau tal como, por vezes, falaciosamente, se considera. É a obra de Cardano, Ars Magna, que despoleta o aparecimento dos números imaginários. Esta obra basicamente tratava, entres outros assuntos, das resolventes da cúbica e da quártica.  Consideremos o seguinte problema constante da Ars Magna "Determinar dois números cuja soma seja 10 e o produto seja 40.". A resolução deste problema levou Cardano a considerar as expressões 5+Ö-5 e 5-Ö-5  como soluções do problema e tal como pensou "Pondo de lado a tortura mental envolvida" não lhes dando significado. A partir de um trabalho de Bombelli os números complexos começaram a ser usados, apesar de se duvidar da sua existência.

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     A Notação     

 

    Em 1629 Albert Girard utiliza, efectivamente, o símbolo Ö-1 quando enuncia as relações entre raízes e coeficientes de uma equação. O símbolo i foi usado pela primeira vez em 1794 por Leonard Euler para representar Ö-1, tornando-se aceite  após o seu uso por Gauss em 1801.
    Os termos real e imaginário foram empregues pela primeira vez em 1637 por René Descartes; a expressão número complexo foi introduzida por Gauss em 1832.     

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