Considerem relações, onde algumas delas ou todas podem ser funções ou não, definidas pelas equações implícitas
..........................................
Exemplos de relações. representa um círculo , representa a figura que estudamos no post 107 e .
O gráfico da relação-produto
Fazendo o produto das relações componentes de , este gráfico também pode ser expressado pelo polinômio do grau
No que concluimos que se na relação-produto as relações componentes forem todas algébricas ( polinômios ), então o grau de será a soma dos graus de cada uma das relações componentes.
Um exemplo prático e artístico. Calculando a equação de cada um dos cinco círculos ( que é uma curva de grau ) do símbolo das olimpíadas em relação a um sistema de coordenadas cartesianas. e fazendo a relação-produto, então encontraremos uma única equação de grau que esboça este desenho ( considerado plano e sem espessura, é claro ). Neste caso, é interessante escolher o centro do sistema como sendo o centro do círculo preto e, por comodidade, fazer o raio para cada círculo.
Para fins de melhor exposição, farei algumas definições.
Definição 1. Contato relativo ao gráfico de uma relação é o ponto onde ocorre auto-interceptação da curva.
O ponto é um contato no gráfico da relação .
Os pontos e são contatos no gráfico da relação-produto .
Vejam que o gráfico da relação (1) mostrado no primeiro diagrama deste post possui seis contatos.
O gráfico da relação do símbolo das olimpíadas possui oito contatos.
Definição 2. Relação monofuncional é a definida por onde é a lei de definição de uma função, sendo que é uma constante real.
Definição 3. Dadas as funções definidas por , ,...,, relação polifuncional é a relação- produto definida por
onde é uma constante real.
Com os programas modernos de se fazer gráficos, esta conjectura é um dos fatos mais curiosos observáveis na matemática. O que acontece é que os gráficos das relações componentes de quando , se deformam para evitar a existência de contatos, como "água e óleo", não se "misturam", produzindo os mais exóticos gráficos.
Faremos agora uma experiência. Na relação bi-funcional seja e que é a equação da reta tangente ao gráfico de no ponto . Assim, temos a relação bifuncional. Se , o gráfico desta relação produto é
Observem que temos um contato no ponto de tangência.
Porém, se , ou seja, se ,vejam o que acontece com este gráfico:
A parábola deixa de ser parábola e a reta deixa de ser reta. As curvas originais se "deformam" para "evitar" o contato. Quando crescer positivamente, ocorre um afastamento gradual entre as duas curvas originais.
Se agora a constante é negativa, vejam o que ocorre no caso de :
Da mesma forma, inexistem contatos e se decrescer negativamente, ocorre também um afastamento entre as duas partes da curva.
O gráfico da relação-produto
assume as características individuais de cada relação componente. É lógico pois os pontos que satisfazem são os mesmos que satisfazem , ou .
Desta forma, podemos fazer o gráfico de várias relações por intermédio de uma única equação. Mas o conjunto de gráficos sobrepostos de é como se fosse uma única curva que representa a relação-produto.
Exemplo 1. O gráfico de representa uma reta. O de uma elipse e o de uma parábola. Logo, o gráfico da relação produto ou
(1)
é o que consta no diagrama:
Fazendo o produto das relações componentes de , este gráfico também pode ser expressado pelo polinômio do grau
No que concluimos que se na relação-produto as relações componentes forem todas algébricas ( polinômios ), então o grau de será a soma dos graus de cada uma das relações componentes.
Um exemplo prático e artístico. Calculando a equação de cada um dos cinco círculos ( que é uma curva de grau ) do símbolo das olimpíadas em relação a um sistema de coordenadas cartesianas. e fazendo a relação-produto, então encontraremos uma única equação de grau que esboça este desenho ( considerado plano e sem espessura, é claro ). Neste caso, é interessante escolher o centro do sistema como sendo o centro do círculo preto e, por comodidade, fazer o raio para cada círculo.
Para fins de melhor exposição, farei algumas definições.
Definição 1. Contato relativo ao gráfico de uma relação é o ponto onde ocorre auto-interceptação da curva.
O ponto é um contato no gráfico da relação .
Os pontos e são contatos no gráfico da relação-produto .
Vejam que o gráfico da relação (1) mostrado no primeiro diagrama deste post possui seis contatos.
O gráfico da relação do símbolo das olimpíadas possui oito contatos.
Definição 2. Relação monofuncional é a definida por onde é a lei de definição de uma função, sendo que é uma constante real.
Definição 3. Dadas as funções definidas por , ,...,, relação polifuncional é a relação- produto definida por
onde é uma constante real.
Conjectura. Dado a constante com então o gráfico da relação produto não possui contatos. Em decorrência, o gráfico da relação polifuncional também não.
Com os programas modernos de se fazer gráficos, esta conjectura é um dos fatos mais curiosos observáveis na matemática. O que acontece é que os gráficos das relações componentes de quando , se deformam para evitar a existência de contatos, como "água e óleo", não se "misturam", produzindo os mais exóticos gráficos.
Faremos agora uma experiência. Na relação bi-funcional seja e que é a equação da reta tangente ao gráfico de no ponto . Assim, temos a relação bifuncional. Se , o gráfico desta relação produto é
Observem que temos um contato no ponto de tangência.
Porém, se , ou seja, se ,vejam o que acontece com este gráfico:
A parábola deixa de ser parábola e a reta deixa de ser reta. As curvas originais se "deformam" para "evitar" o contato. Quando crescer positivamente, ocorre um afastamento gradual entre as duas curvas originais.
Se agora a constante é negativa, vejam o que ocorre no caso de :
Da mesma forma, inexistem contatos e se decrescer negativamente, ocorre também um afastamento entre as duas partes da curva.
Outro exemplo:
E como último exemplo, o gráfico da relação-produto para diferentes valores ( não muito grandes ) de .
Este último comportamento gráfico foi sugerido por Flávio Maia do grupo facebook Física e Matemática e administrador do blog http://ummatematico.blogspot.com.br.
Em outro post, demonstrarei a conjectura deste artigo para a relação bifuncional .