2ª série · Geometria · Transformações · Aula 3

Padrões: arte, natureza e fractais

Repita uma transformação muitas vezes e um padrão nasce. É assim que surgem os mosaicos, as simetrias das obras de arte e as figuras mais intrigantes da matemática: os fractais, que se repetem iguais em toda escala.

MS.EM13MAT1054º bimestrePadrões e fractais

Transformações que geram padrões

Um padrão é o que aparece quando uma mesma transformação se repete com regularidade. Refletir um motivo gera simetria; transladá-lo em fila gera um friso; girá-lo em torno de um ponto gera uma roseta. As transformações que você já conhece são as regras que organizam o padrão.

Isso está por toda parte: nos azulejos e mosaicos, nas estampas de tecido, nas rosáceas das catedrais e nos desenhos da arte islâmica, feitos quase inteiramente de reflexões e rotações.

O padrão que se repete em toda escala

Junte a homotetia (redução) com a repetição e você chega ao fractal: uma figura em que cada parte é uma cópia menor do todo. Amplie um pedaço e reencontra a figura inteira.

Autossemelhança: a marca do fractal. Cada triângulo pequeno é uma versão reduzida do triângulo grande.

A receita: pegue um triângulo, tire o do meio, repita em cada um dos três que sobraram, e repita de novo, sem parar.

Este é o triângulo de Sierpinski. A cada passo, o mesmo padrão aparece numa escala menor.

A geometria dos seres vivos

A natureza usa o mesmo truque de repetir em escalas menores para construir formas eficientes.

Fractais fora do papel A samambaia, cujas folhas repetem o formato da folha inteira; o brócolis romanesco, com suas espirais que se repetem; os galhos de uma árvore, os rios vistos do alto, os relâmpagos e os flocos de neve. Todos crescem por repetição de um mesmo padrão em escalas cada vez menores. A matemática das transformações descreve a assinatura visual do mundo natural.

Três perguntas, correção na hora

Para levar adiante

Desafio

Desenhe os dois primeiros passos de um triângulo de Sierpinski: um triângulo, depois retire o do meio. Quantos triângulos cheios sobram após o primeiro passo? E após o segundo?

Feche o ciclo

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