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Título: Uma abordagem para o ensino de autovalores e autovetores resgatando conceitos prévios
Título(s) alternativo(s): An approach to teaching self-values and eigenvectors rescuing previous concepts
Autor(es): Cavalcante, Cleber Rodrigues
Orientador(es): Garcia, Suellen Ribeiro Pardo
Palavras-chave: Álgebra linear
Determinantes (Matemática)
Raízes numéricas
Algebras, Linear
Determinants
Roots, Numerical
Data do documento: 12-Set-2024
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Toledo
Citação: CAVALCANTE, Cleber Rodrigues. Uma abordagem para o ensino de autovalores e autovetores resgatando conceitos prévios 2024. 35 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Licenciatura em Matemática) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Toledo, 2024.
Resumo: A álgebra linear desempenha um papel fundamental, com aplicações em áreas como a matemática, engenharia e física. Entre seus conceitos estão os autovalores e autovetores com aplicações em mecânica quântica, processamento de imagem, análise de vibrações e teoria dos operadores lineares. No ensino de álgebra linear, observa-se que, embora os alunos geralmente compreendam os conceitos de autovalores e autovetores, frequentemente enfrentam dificuldades relacionadas aos conceitos prévios essenciais. Esses conceitos prévios do ensino médio incluem determinantes, determinação de raízes de um polinômio e sistemas lineares homogêneos. As dificuldades podem resultar de lacunas na aprendizagem ou na permanência desses conteúdos. Para superar essas dificuldades, é fundamental dispor de materiais que integrem e expliquem de maneira clara e acessível esses conceitos prévios, facilitando a compreensão do conteúdo mais avançado. Este trabalho propõe uma abordagem para o ensino de autovalores e autovetores, focando na recuperação dos conceitos prévios do ensino médio, com o objetivo de melhorar o entendimento dos alunos e ilustrar a relevância desses conceitos por meio de uma aplicação prática, como na Engenharia Civil no cálculo de tensões principais e direções principais. A pesquisa é predominantemente básica, com foco em apresentar conceitos teóricos de forma objetiva e exploratória utilizando a abordagem qualitativa, que envolve revisão de literatura para a criação de um material didático que colabore no ensino de autovalores e autovetores.
Abstract: Linear algebra plays a fundamental role, with applications in areas such as mathematics, engineering, and physics. Among its concepts are eigenvalues and eigenvectors, which have applications in quantum mechanics, image processing, vibration analysis, and linear operator theory. In teaching linear algebra, it is observed that although students generally understand the concepts of eigenvalues and eigenvectors, they often face difficulties related to essential prior knowledge concepts. These prior knowledge concepts from high school include determinants, finding roots of a polynomial, and homogeneous linear systems. The difficulties may result from gaps in learning or retention of these contents. To overcome these challenges, it is essential to have materials that integrate and explain these prior concepts clearly and accessibly, facilitating the understanding of more advanced content. This work proposes an approach to teaching eigenvalues and eigenvectors, focusing on the recovery of prior high school concepts, with the aim of improving student understanding and illustrating the relevance of these concepts through a practical application, such as in Civil Engineering in the calculation of principal stresses and principal directions. The research is primarily basic, focusing on presenting theoretical concepts in an objective and exploratory manner using a qualitative approach, which involves literature review for the creation of didactic material that contributes to the teaching of eigenvalues and eigenvectors.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35838
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