Parte inteira

Função chão

Função teto

Em matemática, a função chão, denotada por $\lfloor x \rfloor$, converte um número real $x\,\!$ no maior número inteiro menor ou igual a $x\,\!$. Enquanto que a função tecto ^{(português europeu)} ou teto ^{(português brasileiro)}, denotada por $\lceil x \rceil$, converte um número real $x\,\!$ no menor número inteiro maior ou igual a $x\,\!$. As definições formais para essas função são

$\lfloor x \rfloor = \max \, \{m\in\mathbb{Z}\mid m\le x\}$,

$\lceil x \rceil = \min \, \{n\in\mathbb{Z}\mid n\ge x\}$.

O conceito de parte inteira ou valor inteiro de um número é definido de duas maneiras por diferentes autores . Para Graham et al. , a parte inteira de $x\,\!$ é o mesmo que $\lfloor x \rfloor$. Para Spanier e Oldham, a parte inteira de $x\,\!$ é igual a $\lfloor x \rfloor$ para $x\,\!$ positivo e igual a $\lceil x \rceil$ para $x\,\!$ negativo. A segunda definição será representada neste artigo como $\mathrm{int} (x)\,\!$.

O mesmo acontece para parte fraccionária ou valor fraccionário ^{(português europeu)} (ou parte fracionária ou valor fracionário ^{(português brasileiro)}). Para Graham et al., a parte fracionária de $x\,\!$ é igual a $x - \lfloor x \rfloor$. Para Spanier e Oldham, a parte fracionária de $x\,\!$ é igual a $x - \mathrm{int} (x) \,\!$. A segunda definição será representada neste artigo como $\mathrm{frac} (x)\,\!$.

Tanto os nomes floor e ceiling (chão e teto em inglês) como as notações $\lfloor x \rfloor$ e $\lceil x \rceil$ foram introduzidos por Kenneth E. Iverson em 1962 .

Propriedades da função chão

• Tem-se

$\lfloor x\rfloor \le x <\lfloor x \rfloor + 1$

com igualdade à esquerda se e só se x for inteiro.

• a função chão é idempotente: $\lfloor\lfloor x\rfloor\rfloor=\lfloor x\rfloor$.
• Para qualquer inteiro k e real x,

$\lfloor {k+x} \rfloor = k + \lfloor x\rfloor.$

• O habitual arredondamento de x ao inteiro mais próximo expressa-se como chão(x + 0,5).
• A função chão não é contínua, mas semi-contínua. É linear por troços e a sua derivada é zero onde existe, ou seja, em todos os não inteiros.
• Se x for um real e n um inteiro, então n ≤ x se e só se n ≤ chão(x). A função chão é parte de uma correspondência de Galois; é o adjunto superior da função que aplica os inteiros nos reais.
• Para os reais não inteiros, a função chão tem uma representação de série de Fourier

$\lfloor x\rfloor = x - \frac{1}{2} + \frac{1}{\pi} \sum_{k=1}^\infty \frac{\sin(2 \pi k x)}{k}.$

• Se m e n são inteiros positivos coprimos, então

$\sum_{i=1}^{n-1} \lfloor im / n \rfloor = (m - 1) (n - 1) / 2$

• O Teorema de Beatty mostra que qualquer número irracional positivo permite particionar os números naturais em duas sequências pela função chão.
• Para todo o inteiro k, o seu número de algarismos é dado por:

$\lfloor \log_{10}(k) \rfloor + 1$

• É fácil ver que:

$\lceil x \rceil = - \lfloor - x \rfloor$

• e:

$x \leq \lceil x \rceil <x + 1$

• Para qualquer inteiro k, verifica-se:

$\lfloor k / 2 \rfloor + \lceil k / 2 \rceil = k$.

Bibliografia

• Graham, Ronald L.; Knuth, Donald E.; Patashnik, Oren (1994), Concrete Mathematics : A Foundation for Computer Science, Addison-Wesley. ISBN 0-20155-802-5

• Iverson, Kenneth E. (1962), A Programming Language, John Wiley & Sons Inc. ISBN 0-47143-014-5

• Spanier, J.; Oldham, K. B. (1987) "The Integer-Value Int(x) and Fractional-Value frac(x) Functions." In An Atlas of Functions, Hemisphere, Cap. 9, p. 71–78. ISBN 0-89116-573-8

• Weisstein, Eric W. Integer Part MathWorld--A Wolfram Web Resource (em inglês). Página visitada em 6 de Fevereiro de 2011.