Um estudo sobre as funções hiperbólicas e suas possíveis aplicações no ensino médio

dc.contributor.advisorPorto, Anderson Luiz Pedrosa
dc.contributor.authorSouza, Antônio Alessandro Pastana de
dc.contributor.institutionUniversidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM)pt_BR
dc.contributor.refereePorto, Anderson Luiz Pedrosa
dc.contributor.refereeSellin, Weversson Dalmaso
dc.contributor.refereeVeloso, Marcelo Oliveira
dc.date.accessioned2025-05-27T18:34:32Z
dc.date.issued2024
dc.date.submitted2024-03-06
dc.descriptionO presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) - Código de Financiamento 001.pt_BR
dc.description.abstractO trabalho em apreço apresenta um estudo minucioso das funções hiperbólicas, suas possíveis aplicações no ensino básico e no ensino de Cálculo 1, além de diversas construções gráficas realizadas com o auxílio do software GeoGebra. Para tanto, fez-se primeiramente, um estudo sobre as funções trigonométricas circulares (clássicas) com uma visão histórica, integradora e interdisciplinar. Buscou-se obter uma relação intrínseca entre a exponencial natural, o logaritmo neperiano, as funções hiperbólicas e a trigonometria circular. Tanto a argumentação, quanto as construções referentes à geometria hiperbólica apresentadas aqui, priorizaram os conhecimentos básicos correlatos a este tema, e que são amplamente estudados na educação básica. Este fato no entanto, apenas direcionou o desenvolvimento deste trabalho trazendo mais leveza ao texto sem limitá-lo. Nossa abordagem, perpassou por definições oriundas de uma abordagem geométrica, para a função exponencial natural, e para o cálculo da área sob a faixa da hipérbole equilátera, seguida de uma abordagem algébrica, na qual aplicaram-se algumas estruturas do Cálculo com a finalidade de averiguar a validade dos argumentos propostos, bem como do uso das propriedades das funções reais para compor e estruturar nossa linha de raciocínio. O que nos permitiu evidenciar algumas das principais relações entre as funções circulares, as funções hiperbólicas e suas representações gráficas por meio do software GeoGebra. Durante o desenvolvimento deste estudo, destacou-se a real possibilidade de se ensinar sobre as funções hiperbólicas desde o ensino médio, logo após o estudo de funções, dado que estas, por sua vez, ou são combinações de funções exponenciais naturais, ou são combinações de funções logarítmicas naturais com certas funções polinomiais. Cabe ressaltar, que as matrizes do grupo de Lorentz têm parametrizações que permitem escrever suas entradas como certas funções hiperbólicas e, além disso, as hipérboles aparecem naturalmente, como secções cônicas na Geometria Analítica. Por fim, após a verificação das grandes semelhanças entre a trigonometria circular e a hiperbólica, suas similaridades quanto às suas propriedades elementares, e suas derivadas, entre outras, utilizou-se o software GeoGebra para dar uma construção capaz de diferenciar a catenária de uma hipérbole equilátera e de uma parábola com os mesmos vértices, o que foi realizado de um modo didático e acessível ao público do ensino médio e/ou graduação.pt_BR
dc.description.abstractsThe present work demonstrates a detailed study of hyperbolic functions, their possible applications in basic education and the teaching of Calculus 1, in addition to various graphical constructions carried out with the aid of GeoGebra software. For this purpose, a study was first conducted on circular (classical) trigonometric functions, with a historical, integrative, and interdisciplinary vision. The aim was to obtain an intrinsic relationship between the natural exponential, the natural logarithm, hyperbolic functions and circular trigonometry. Both the argumentation and the constructions related to hyperbolic geometry presented here prioritized the basic knowledge related to this theme, which is widely studied in basic education. This fact, however, only directed the development of this work, bringing more lightness to the text without limiting it. Our approach included definitions originating from a geometric approach, for the natural exponential function, and for calculating the area under the range of the equilateral hyperbola, followed by an algebraic approach, in which some structure of Calculus structures were applied with the purpose of verify the validity of the proposed arguments, as well as the use of the properties of real functions to compose and structure our line of reasoning. This allowed us to highlight some of the main relationships between circular functions, hyperbolic functions, and their graphical representations using GeoGebra software. During the development of this study, the real possibility of teaching about hyperbolic functions from high school onwards, right after the analysis of functions, was highlighted, given that these, in turn, are either combinations of natural exponential functions or combinations of natural logarithmic functions with certain polynomial functions. It is worth mentioning that the matrices of the Lorentz group have parameterization that allow their entries to be written as certain hyperbolic functions and, furthermore, hyperbolas naturally appear as conic sections in Analytical Geometry. Finally, after verifying the great similarities between circular and hyperbolic trigonometry, their similarities in terms of their elementary properties, and their derivatives, among others, software GeoGebra was used to provide a construction capable of differentiating the catenary of an equilateral hyperbola and a parabola with the same vertices, which was carried out in a didactic way and accessible to high school and/or undergraduate audiences.en
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)pt_BR
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)pt_BR
dc.description.thesisDissertação (Mestrado Profissional) – Programa de Pós-Graduação Matemática, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2024.pt_BR
dc.identifier.citationSOUZA, Antônio Alessandro Pastana de. Um estudo sobre as funções hiperbólicas e suas possíveis aplicações no ensino médio. 2024. 121 p. Dissertação (Mestrado Profissional em Matemática) – Programa de Pós-Graduação em Matemática, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, Teófilo Otoni, 2024.pt_BR
dc.identifier.urihttp://localhost:4000/handle/123456789/3749
dc.language.isopor
dc.publisherUFVJMpt_BR
dc.rightsOpen Accessen
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 Brazilen
dc.rights.licenseA concessão da licença deste item refere-se ao à termo de autorização impresso assinado pelo autor, assim como na licença Creative Commons, com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri e o IBICT a disponibilizar por meio de seus repositórios, sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, e preservação, a partir desta data.pt_BR
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/deed.pt
dc.subjectTrigonometria circularpt_BR
dc.subjectTrigonometria hiperbólicapt_BR
dc.subjectExponencial naturalpt_BR
dc.subjectLogaritmo naturalpt_BR
dc.subjectGeoGebrapt_BR
dc.subjectEnsino médiopt_BR
dc.subjectCircular trigonometryen
dc.subjectHyperbolic trigonometryen
dc.subjectNatural exponentialen
dc.subjectNatural logarithmen
dc.subjectHigh school educationen
dc.subjectGeoGebra.en
dc.titleUm estudo sobre as funções hiperbólicas e suas possíveis aplicações no ensino médiopt_BR
dc.typeThesisen

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