O número Aúreo e o Girassol
Esta animação está relacionada com a distribuição de sementes em
algumas flores como o girassol. Na flor do girassol, sementes vão
surgindo do centro e, enquanto vão se afastando, vão rodando por um
certo ângulo fixado.
Na animação espalhamos um certo número de bolinhas num círculo (as
"sementes") espaçadas por um mesmo ângulo $ \theta $ e as afastamos do
círculo para visualizá-las melhor. A distância da n-ésima bolinha à
origem é $\sqrt{n}.$ Finalmente fazemos variar o ângulo $ \theta $
provocando o movimento da figura (isto pode ser acelerado usando o
"slider" dado nos controles). Consideramos $ \theta $, em radianos,
como sendo da forma $ \theta = x \cdot 2\pi $ onde $ x $ é um número
real variando no intervalo $ [0,1] $. Quando $ x $ é racional, digamos
$ x=p/q $ a figura tem exatamente $ q $ pernas. Por exemplo, quando $
x = 0.25 $ a figura tem exatamente $ 4 $ pernas (digite este valor no
"input" dado nos controles). Quando $ x $ é irracional as figuras
ficam mais complexas pois o número de pernas aumenta a medida que nos
afastamos da origem. De fato, o número de pernas que vai aparecendo
depende das aproximações racionais de $ x $. Por exemplo, para $ x=
1/\pi \approx 0.31830... $ o número de pernas é primeiro $ 3 $ e
depois $ 22 $. Isso porque $ 1/\pi $ é bem aproximado por $ 1/3 $ e
por $ 7/22 $. Voce pode observar isto digitando $0.31830$ no "input"
dado nos controles.
A figura mais complexa acontece quando $ x $ é o número irracional $
\varphi = (1+\sqrt{5})/2 \approx 1.6180339... $. Ele é chamado de
número aúreo ou proporção aúrea
e pode ser considerado o mais irracional de todos os números
irracionais, no sentido de que é o número real com as "piores
aproximações" por números racionais.
Na verdade há dois números aúreos que são as raizes de $ x^2-x-1 $:
$\quad \varphi_1 = {(1+\sqrt{5})\over 2}\,$ e $\,
\varphi_2={(1-\sqrt{5})\over 2} $.
A primera raiz, que é positiva, é normalmente considerada a razão
aúrea. Pode-se verificar fácilmente que $ \varphi_2 = -1/\varphi_1 =
1-\varphi_1 \approx -0.6180339. $
A razão aúrea aparece constantemente em ciências naturais, por
exemplo, o formato da flor do girassol aparentemente usa um ângulo
muito próximo da proporção aúrea
(ver a página de Wikipedia) .
Indicamos
este excelente vídeo,
para aqueles que entendem inglês, sobre o assunto no canal de youtube
Numberphile, que infelizmente não tem ainda legendas em
português.