{"id":160,"date":"2023-07-15T22:44:08","date_gmt":"2023-07-15T22:44:08","guid":{"rendered":"https:\/\/mathority.org\/pt\/quaternios\/"},"modified":"2023-07-15T22:44:08","modified_gmt":"2023-07-15T22:44:08","slug":"quaternios","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/mathority.org\/pt\/quaternios\/","title":{"rendered":"O que s\u00e3o quat\u00e9rnios?"},"content":{"rendered":"<p>Etimologicamente, <strong>quat\u00e9rnios ou quat\u00e9rnios<\/strong> vem do latim <em>quaterni<\/em> . Em espanhol, a palavra se traduz como \u201cpor quatro\u201d. Por\u00e9m, sua interpreta\u00e7\u00e3o significa \u201cn\u00famero de quatro elementos\u201d.<\/p>\n<p> Quaternions s\u00e3o elementos de um campo n\u00e3o permutante inicialmente criado por William Rowan Hamilton. Quaternions s\u00e3o definidos como a extens\u00e3o dos n\u00fameros reais que constituem um n\u00famero hipercomplexo. Na verdade, eles s\u00e3o bastante semelhantes aos <a href=\"https:\/\/mathority.org\/pt\/numeros-complexos\/\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">n\u00fameros complexos<\/a> .<\/p>\n<p> Ou seja, os quat\u00e9rnios ocorrem devido \u00e0 amplifica\u00e7\u00e3o causada analogicamente. Por outro lado, os n\u00fameros complexos s\u00e3o produzidos como uma extens\u00e3o dos n\u00fameros reais pela soma da unidade imagin\u00e1ria <em>i<\/em> , ent\u00e3o <em>i<\/em> ao quadrado \u00e9 igual a -1. No primeiro caso, as <strong>unidades imagin\u00e1rias<\/strong> <em>k<\/em> , <em>i<\/em> e <em>j<\/em> s\u00e3o somadas aos n\u00fameros reais.<\/p>\n<p> Portanto, com rela\u00e7\u00e3o aos quat\u00e9rnios, temos que: <em>i<\/em> <sup>2<\/sup> = <em>j<\/em> <sup>2<\/sup> = <em>k<\/em> <sup>2<\/sup> = <em>ijk<\/em> = -1. Esta representa\u00e7\u00e3o corresponde \u00e0s dispostas na <strong>tabela de Cayley<\/strong> . Neste ponto, vale ressaltar que <em>i<\/em> , <em>j<\/em> , <em>k<\/em> e 1 s\u00e3o os quatro pilares fundamentais dos quat\u00e9rnios. <\/p>\n<figure class=\"wp-block-table is-style-regular\">\n<table>\n<tbody>\n<tr>\n<td class=\"has-text-align-center\" data-align=\"center\"> \u00d7<\/td>\n<td class=\"has-text-align-center\" data-align=\"center\"> 1<\/td>\n<td class=\"has-text-align-center\" data-align=\"center\"> <em>Ei<\/em><\/td>\n<td class=\"has-text-align-center\" data-align=\"center\"> <em>j<\/em><\/td>\n<td class=\"has-text-align-center\" data-align=\"center\"> <em>O que<\/em><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td class=\"has-text-align-center\" data-align=\"center\"> 1<\/td>\n<td class=\"has-text-align-center\" data-align=\"center\"> 1<\/td>\n<td class=\"has-text-align-center\" data-align=\"center\"> <em>Ei<\/em><\/td>\n<td class=\"has-text-align-center\" data-align=\"center\"> <em>j<\/em><\/td>\n<td class=\"has-text-align-center\" data-align=\"center\"> <em>O que<\/em><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td class=\"has-text-align-center\" data-align=\"center\"> <em>Ei<\/em><\/td>\n<td class=\"has-text-align-center\" data-align=\"center\"> <em>Ei<\/em><\/td>\n<td class=\"has-text-align-center\" data-align=\"center\"> -1<\/td>\n<td class=\"has-text-align-center\" data-align=\"center\"> <em>O que<\/em><\/td>\n<td class=\"has-text-align-center\" data-align=\"center\"> <em>-j<\/em><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td class=\"has-text-align-center\" data-align=\"center\"> <em>j<\/em><\/td>\n<td class=\"has-text-align-center\" data-align=\"center\"> <em>j<\/em><\/td>\n<td class=\"has-text-align-center\" data-align=\"center\"> <em>-k<\/em><\/td>\n<td class=\"has-text-align-center\" data-align=\"center\"> -1<\/td>\n<td class=\"has-text-align-center\" data-align=\"center\"> <em>Ei<\/em><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td class=\"has-text-align-center\" data-align=\"center\"> <em>O que<\/em><\/td>\n<td class=\"has-text-align-center\" data-align=\"center\"> <em>O que<\/em><\/td>\n<td class=\"has-text-align-center\" data-align=\"center\"> <em>j<\/em><\/td>\n<td class=\"has-text-align-center\" data-align=\"center\"> <em>-Ei<\/em><\/td>\n<td class=\"has-text-align-center\" data-align=\"center\"> -1<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table><figcaption class=\"wp-element-caption\"> Mesa de Cayley<\/figcaption><\/figure>\n<p> William Hamilton inventou os quat\u00e9rnios em 1843 como um m\u00e9todo que lhe permitiu multiplicar e dividir vetores, gir\u00e1-los e estic\u00e1-los.<\/p>\n<h2 class=\"wp-block-heading\"> <span id=\"Como_se_componen_los_cuaterniones\">Como s\u00e3o feitos os quaterni\u00f5es?<\/span><\/h2>\n<p> Os quaternions formam uma bela \u00e1lgebra na qual cada um de seus objetos <strong>cont\u00e9m 4 vari\u00e1veis<\/strong> . Na verdade, \u00e0s vezes s\u00e3o chamados de par\u00e2metros de Euler, que n\u00e3o devem ser confundidos com \u00e2ngulos de Euler. Esses objetos podem ser somados e multiplicados como uma \u00fanica unidade de maneira semelhante \u00e0 \u00e1lgebra dos n\u00fameros regulares.<\/p>\n<p> No entanto, h\u00e1 uma diferen\u00e7a. Em termos matem\u00e1ticos, a multiplica\u00e7\u00e3o de quat\u00e9rnios n\u00e3o \u00e9 comutativa.<\/p>\n<p> Os quat\u00e9rnios t\u00eam 4 dimens\u00f5es. Cada quat\u00e9rnio \u00e9 composto por <strong>4 n\u00fameros escalares<\/strong> , uma dimens\u00e3o real e 3 dimens\u00f5es imagin\u00e1rias. Cada uma dessas dimens\u00f5es imagin\u00e1rias tem um valor unit\u00e1rio da raiz quadrada de -1. No entanto, estas s\u00e3o ra\u00edzes quadradas diferentes de -1, todas perpendiculares entre si, chamadas <em>i<\/em> , <em>j<\/em> e <em>k<\/em> . Assim, um quat\u00e9rnio pode ser representado da seguinte forma:<\/p>\n<p class=\"has-text-align-center\"> x = (a, b, c, d) que est\u00e1 escrito x = a + bi + cj + dk<\/p>\n<p> Assim, a, b, c e d representam n\u00fameros reais definidos inequivocamente por cada quat\u00e9rnio. Por outro lado, os n\u00fameros 1, <em>i<\/em> , <em>j<\/em> e <em>k<\/em> s\u00e3o b\u00e1sicos. Se quisermos <strong>representar quat\u00e9rnios<\/strong> usando um conjunto, podemos fazer o seguinte: Supondo que IR <sup>4<\/sup> representa o conjunto, a express\u00e3o \u00e9: IR4= {a + bi + cj + dk: a, b, c, d \u2208 IR}<\/p>\n<p> Este conjunto \u00e9 consistente com o espa\u00e7o quadridimensional real. Assim como um conjunto de n\u00fameros reais corresponde ao espa\u00e7o existente em uma dimens\u00e3o e o conjunto de n\u00fameros complexos corresponde ao espa\u00e7o em duas dimens\u00f5es.<\/p>\n<h2 class=\"wp-block-heading\"> <span id=\"Cual_es_la_estructura_algebraica_de_los_cuaterniones\">Qual \u00e9 a estrutura alg\u00e9brica dos quat\u00e9rnios?<\/span><\/h2>\n<p> Um quaternion ilustra um <strong>corpo irregular<\/strong> . Isso significa que \u00e9 uma estrutura alg\u00e9brica semelhante a um corpo. No entanto, n\u00e3o \u00e9 comutativo na multiplica\u00e7\u00e3o. Em outras palavras, cumpre todas as qualidades de um corpo, mas seu resultado n\u00e3o \u00e9 comutativo.<\/p>\n<p> A multiplica\u00e7\u00e3o de quat\u00e9rnios \u00e9 associativa. Al\u00e9m disso, cada quat\u00e9rnio diferente de zero possui um <strong>inverso \u00fanico<\/strong> . Os quat\u00e9rnios n\u00e3o constituem uma \u00e1lgebra associativa em compara\u00e7\u00e3o com os n\u00fameros complexos.<\/p>\n<p> Finalmente, da mesma forma que os n\u00fameros complexos e os n\u00fameros reais representam as dimens\u00f5es vetoriais euclidianas de espa\u00e7os unit\u00e1rios ou duplos, portanto, os quat\u00e9rnios criam uma \u00e1rea vetorial euclidiana quadridimensional.<\/p>\n<h2 class=\"wp-block-heading\"> <span id=\"Como_se_representan_los_cuaterniones_en_matrices\">Como os quat\u00e9rnios s\u00e3o representados em matrizes?<\/span><\/h2>\n<p> <strong>As representa\u00e7\u00f5es matriciais<\/strong> tamb\u00e9m s\u00e3o caracter\u00edsticas dos quat\u00e9rnios. Neste caso, matrizes matem\u00e1ticas s\u00e3o aplicadas para sua express\u00e3o. Por exemplo, se tivermos o quat\u00e9rnio p = a + bi + cj + dk \u00e9 poss\u00edvel represent\u00e1-lo em uma matriz complexa 2 x 2 da seguinte forma:<\/p>\n<p> Outra maneira de usar representa\u00e7\u00f5es matriciais em quat\u00e9rnios \u00e9 usar <strong>matrizes reais 4 x 4<\/strong> . Al\u00e9m disso, usando matrizes para representar quat\u00e9rnios, \u00e9 poss\u00edvel express\u00e1-los como o produto interno de dois vetores. Assim, um componente seria: = (a1, a2, a3, a4) e o outro {1, <em>i, j, k<\/em> }.<\/p>\n<p> Neste caso, o elemento a <sub>1<\/sub> que gera a componente real \u00e9 escrito separadamente. Al\u00e9m disso, para o produto escalar apenas as <strong>tr\u00eas bases<\/strong> <em>i, j, k<\/em> s\u00e3o levadas em considera\u00e7\u00e3o:<\/p>\n<p class=\"has-text-align-center\"> x = (a1, a) = (a1, a2, a3, a4)<\/p>\n<h2 class=\"wp-block-heading\"> <span id=\"Que_operaciones_basicas_se_pueden_hacer_con_cuaterniones\">Quais opera\u00e7\u00f5es b\u00e1sicas podem ser feitas com quat\u00e9rnios?<\/span><\/h2>\n<p> Para somar e obter um produto entre um quat\u00e9rnio e outro, aplica-se a aritm\u00e9tica de n\u00fameros complexos. Isto funciona da mesma forma que no caso do <strong>conjunto IR <sup>4<\/sup> anterior<\/strong> . Isso quer dizer que esse conjunto mais o resto das opera\u00e7\u00f5es compensa todas as qualidades de um corpo. A \u00fanica relev\u00e2ncia neste caso \u00e9 que o produto n\u00e3o comuta.<\/p>\n<p> Em caso de acr\u00e9scimo, \u00e9 realizado termo a termo. Em qualquer caso, funciona da mesma forma que os n\u00fameros complexos. Isso \u00e9 para dizer:<\/p>\n<p class=\"has-text-align-center\"> (a1 + b1i + c1j + d1k) + (a2 + b2i + c2j + d2k) = (a1 + a2) + (b1 + b2)i + (c1 + c2)j + (d1 + d2)k.<\/p>\n<p> Para o produto, \u00e9 aplicado <strong>componente a componente<\/strong> . De acordo com isso, fica assim:<\/p>\n<p class=\"has-text-align-center\"> ab = (a1b1 \u2013 a2b2 \u2013 a3b3 \u2013 a4b4) + (a1b2 + a2b1 + a3b4 \u2013 a4b3)i + (a1b3 \u2013 a2b4 + a3b1 \u2013 a4b2)j + (a1b4 + a2b3 \u2013 a3b2 + a4b3)k<\/p>\n<p> Como j\u00e1 salientamos anteriormente, o produto dos quaterni\u00f5es nunca \u00e9 comutativo. Pelo contr\u00e1rio, <strong>\u00e9 sempre associativo<\/strong> . As opera\u00e7\u00f5es elaboradas anteriormente podem ser realizadas substituindo as representa\u00e7\u00f5es.<\/p>\n<h2 class=\"wp-block-heading\"> <span id=\"Que_aplicaciones_tienen_los_cuaterniones\">Quais s\u00e3o as aplica\u00e7\u00f5es dos quat\u00e9rnios?<\/span><\/h2>\n<p> Um quat\u00e9rnio vai muito al\u00e9m de uma investiga\u00e7\u00e3o matem\u00e1tica. Atualmente eles t\u00eam diversas aplica\u00e7\u00f5es. Primeiro, eles s\u00e3o usados para verificar respostas na <strong>teoria dos n\u00fameros<\/strong> . Um exemplo disso \u00e9 o teorema de Lagrange, que afirma que qualquer n\u00famero natural \u00e9 expresso como a soma de 4 quadrados perfeitos.<\/p>\n<p> Por outro lado, tem aplica\u00e7\u00f5es no campo da f\u00edsica. Os quat\u00e9rnios s\u00e3o muito \u00fateis para mec\u00e2nica qu\u00e2ntica, eletromagnetismo e muito mais.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Etimologicamente, quat\u00e9rnios ou quat\u00e9rnios vem do latim quaterni . 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