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O presente trabalho foi realizado no âmbito da unidade curricular Teoria Elementar dos Números, integrada no 2.º ano da Licenciatura em Educação Básica. Esta disciplina, centrada na compreensão profunda das propriedades dos números inteiros e das suas aplicações, proporcionou o enquadramento teórico necessário para a exploração de um tema de grande relevância prática: o número suplementar do Cartão de Cidadão.

O desafio proposto consistiu em investigar o significado e a função deste número suplementar, entender o algoritmo que o determina, o conhecido algoritmo de Luhn e, acima de tudo, refletir sobre a ligação entre esta aplicação concreta e os princípios da Teoria dos Números. Esta proposta revelou-se particularmente interessante, uma vez que nos permitiu observar como conceitos matemáticos, por vezes percebidos como demasiado abstratos, se encontram presentes em aspetos do quotidiano com implicações reais na vida dos cidadãos.

Durante o processo de investigação, foi adotada uma abordagem multidisciplinar que combinou pesquisa teórica com o uso de ferramentas tecnológicas, nomeadamente a Inteligência Artificial (IA). Através do recurso ao ChatGPT, foi possível esclarecer dúvidas, obter explicações detalhadas e aceder a exemplos práticos que facilitaram a compreensão de tópicos matemáticos mais complexos. Contudo, reconhecendo a importância da validação da informação, todas as respostas obtidas por meio da IA foram posteriormente confrontadas com fontes credíveis e oficiais, como documentos do Instituto dos Registos e Notariado (IRN) e publicações especializadas em algoritmos matemáticos.

Este relatório estrutura-se em várias secções complementares. Após esta introdução, apresenta-se uma fotografia do Padlet criado no decurso do trabalho colaborativo. De seguida, desenvolve-se a fundamentação teórica, abordando a função do número suplementar, o modo como é calculado, e a sua relação direta com os conteúdos da disciplina. Posteriormente, é feita uma análise crítica das fontes utilizadas e da contribuição da IA no desenvolvimento do trabalho. Por fim, a reflexão final procura sintetizar os principais conhecimentos adquiridos, destacando o papel da matemática na construção de soluções seguras, funcionais e rigorosas para a sociedade atual.

Ao longo deste percurso, foi possível não apenas aprofundar os conhecimentos matemáticos adquiridos em aula, mas também reforçar a importância de uma visão crítica, interdisciplinar e aplicada do saber, essencial para futuros profissionais da educação e da formação.

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Para que serve o número suplementar do Cartão de Cidadão?

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Para que serve o número suplementar do Cartão de Cidadão?

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O cartão de cidadão tem um digito de controlo, que ajuda a garantir que o número do cartão está certo e não foi alterado acidentalmente ou de forma intencional.

Sempre que esse número é introduzido manualmente ou processado por um sistema, o dígito serve como uma verificação rápida: Permite detetar erros simples, como a troca de posição de dois algarismos ou até a omissão de um deles. Assim, evita-se que informações incorretas sejam aceites, o que poderia causar problemas na identificação de uma pessoa ou facilitar usos indevidos.

Este número de controlo tem uma grande importância em situações em que os dados do cartão de cidadão são recorrentemente utilizados, pois com este, só números que respeitam um certo padrão matemático são viáveis, ou seja é uma “regra de validação” que garante que o processo seja mais seguro e fiável . Alguns exemplos disto são locais como: serviços públicos, bancos ou sistemas administrativos.

Sendo este um número gerado a partir de um cálculo específico, dificulta que sejam criadas falsificações além de ser uma forma mais efetiva de detetar e corrigir hipotéticos erros que possam surgir.

No fundo, este algarismo extra é como uma proteção silenciosa que assegura que apenas os números corretos são aceites. Um detalhe pequeno, mas fundamental para manter a segurança e a coerência no sistema de identificação dos cidadãos.

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O número suplementar do Cartão de Cidadão, também conhecido como dígito de controlo, é obtido através de um método chamado algoritmo de Luhn — um sistema bastante utilizado para validar números em cartões bancários, documentos de identificação e outros códigos sensíveis.

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Tudo começa com os dígitos principais do Cartão de Cidadão (ou seja, o número base, sem incluir o último dígito, que é justamente o que queremos calcular). A partir daí, seguem-se alguns passos simples:

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O cálculo do número suplementar do Cartão de Cidadão está diretamente relacionado com a matéria lecionada na disciplina de Teoria Elementar dos Números, especialmente no sistema numérico decimal, ou base 10. Sendo a base 10 o sistema numérico mais utilizado no nosso quotidiano.

O número suplementar surge pela utilização do algoritmo de Luhn onde se aplica o sistema a base 10 para validar a estrutura do número do cartão. Este algoritmo garante que o resultado obtido a partir da soma dos dígitos do cartão, incluindo o dígito de controlo, utilizando valores entre 0 e 9, resultando num múltiplo de 10. Para garantir que os valores estão contidos num intervalo de base decimal, recorre-se à utilização da soma digital, que consiste em somar os algarismos superiores a 9. Uma vez que esta operação é complexa, a mesma permite assegurar a consistência interna do número do Cartão de Cidadão, validando-o contra fraudes e erros.

Em suma, a ligação entre o cálculo do número suplementar e a teoria elementar dos números está no uso prático dos conceitos da base 10 para construir um sistema matemático simples e eficiente para a validação numérica, que tem aplicação direta na segurança do documento de identificação.

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Instituto dos Registos e Notariado (IRN), responsável pela emissão do Cartão de Cidadão em Portugal. Através do site oficial do IRN (https://irn.justica.gov.pt) e da Portaria n.º 125/2019;

EnerQuant, intitulado “Verificação do Dígito de Controle do Cartão de Cidadão”, disponível em https://enerquant.pt/blog/check-digit-cartao-de-cidadao/

Informatec Digital fornece uma visão mais abrangente sobre o algoritmo, no artigo “Algoritmo de Luhn: O que é, como funciona e aplicações”, acessível em https://informatecdigital.com/pt/algoritmo-de-luhn/

Autenticação.gov.pt, intitulado “Validação de Número de Documento do Cartão de Cidadão” https://www.autenticacao.gov.pt/documents

Chatgpt

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Durante a pesquisa realizada com o auxílio da Inteligência Artificial, foram utilizados vários prompts específicos para obter respostas claras e objetivas. Os principais prompts foram:

“O que é o número suplementar do Cartão de Cidadão português e para que serve?”

“Como é calculado o número suplementar do Cartão de Cidadão? O algoritmo é público?”

“Mostra um exemplo prático de cálculo do número suplementar usando o algoritmo de Luhn.”

“Quais os fundamentos matemáticos envolvidos no algoritmo de Luhn?”

“Há outras aplicações da Teoria dos Números semelhantes ao uso no Cartão de Cidadão?”

Estes prompts ajudaram a estruturar a investigação, permitindo uma abordagem progressiva desde a compreensão básica do conceito até à análise matemática mais aprofundada, bem como à exploração de contextos similares em que a Teoria dos Números é aplicada.

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1- O que é o número suplementar do Cartão de Cidadão português e para que serve?

O número suplementar do Cartão de Cidadão português é um dígito extra adicionado ao número de identificação principal do cartão. Ele é também conhecido como dígito de controlo ou dígito verificador. A sua principal função é assegurar a validade e integridade do número principal, permitindo que sistemas automáticos e humanos detectem erros comuns na digitação ou transmissão do número do cartão, como a troca ou omissão de dígitos.

Este dígito suplementar não carrega informação pessoal, mas sim um mecanismo matemático que permite confirmar que o número do cartão foi inserido corretamente e que o número é, de facto, legítimo e consistente com o formato definido pelo Estado Português.

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2- Como é calculado o número suplementar do Cartão de Cidadão? O algoritmo é público?

O número suplementar é calculado usando o algoritmo de Luhn, também chamado de algoritmo do módulo 10. Este algoritmo é público e amplamente utilizado em várias áreas, incluindo validação de cartões bancários, números de identificação e códigos de barras.

O algoritmo de Luhn funciona a partir de uma sequência numérica (no caso do Cartão de Cidadão, os dígitos do número de identificação) e gera um único dígito que serve para verificar a validade dessa sequência. O número suplementar é o resultado desse cálculo, que é então anexado ao número original.

Por ser um algoritmo simples e eficiente, é possível implementá-lo facilmente em sistemas eletrónicos, reduzindo erros e aumentando a segurança da identificação pessoal.

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3- Mostra um exemplo prático de cálculo do número suplementar usando o algoritmo de Luhn.

Vamos considerar um exemplo prático e detalhado com o número base: 123456789

Passos do cálculo:

Escreve os dígitos do número, da direita para a esquerda:

Dígitos: 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Índices (da direita para a esquerda): 9(1), 8(2), 7(3), 6(4), 5(5), 4(6), 3(7), 2(8), 1(9)

Dobra o valor de cada segundo dígito, começando pelo segundo da direita:

Dígito 9 (posição 1, não dobra): 9

Dígito 8 (posição 2, dobra): 8 × 2 = 16 → 1 + 6 = 7

Dígito 7 (posição 3, não dobra): 7

Dígito 6 (posição 4, dobra): 6 × 2 = 12 → 1 + 2 = 3

Dígito 5 (posição 5, não dobra): 5

Dígito 4 (posição 6, dobra): 4 × 2 = 8

Dígito 3 (posição 7, não dobra): 3

Dígito 2 (posição 8, dobra): 2 × 2 = 4

Dígito 1 (posição 9, não dobra): 1

Lista os valores ajustados:

9 (posição 1)

7 (posição 2, resultado da dobra e soma dos dígitos)

7 (posição 3)

3 (posição 4)

5 (posição 5)

8 (posição 6)

3 (posição 7)

4 (posição 8)

1 (posição 9)

Soma todos esses valores:

9 + 7 + 7 + 3 + 5 + 8 + 3 + 4 + 1 = 47

Calcula o dígito suplementar que faz com que a soma total seja um múltiplo de 10:

O próximo múltiplo de 10 após 47 é 50.
Dígito suplementar = 50 - 47 = 3

Assim, o número completo com o dígito suplementar será 1234567893.

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4- Quais os fundamentos matemáticos envolvidos no algoritmo de Luhn?

O algoritmo de Luhn baseia-se essencialmente na aritmética modular, especialmente na operação módulo 10. A ideia fundamental é criar uma função matemática que detecte erros simples em sequências numéricas, como:

Troca de dois dígitos consecutivos (exemplo: 45 → 54).

Introdução de dígitos incorretos ou omissão.

Ao dobrar cada segundo dígito e somar os dígitos do resultado, o algoritmo altera a distribuição dos valores para que erros comuns modifiquem o valor final do dígito verificador.

A soma total final é reduzida módulo 10, ou seja, só interessa o resto da divisão da soma por 10. O dígito verificador é o número que, adicionado à soma, produz um valor múltiplo de 10 (resto zero). Essa propriedade permite uma verificação simples: um número é válido se a soma ponderada dos seus dígitos, incluindo o dígito verificador, for múltiplo de 10.

Matematicamente, isso é uma aplicação prática da função checksum, uma técnica usada para garantir a integridade dos dados.

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5- “Há outras aplicações da Teoria dos Números semelhantes ao uso no Cartão de Cidadão?

Sim, o uso do algoritmo de Luhn e outras técnicas de validação numérica são bastante comuns em sistemas que exigem a garantia da integridade dos números identificadores. Exemplos incluem:

Cartões de crédito e débito: A maioria utiliza o algoritmo de Luhn para validar o número do cartão.

Números de Segurança Social: Muitos países usam dígitos de controlo para garantir que os números são válidos.

Códigos de barras: Vários formatos incorporam dígitos verificadores baseados em algoritmos matemáticos similares para detectar erros de leitura.

Números fiscais e documentos oficiais: Em diversos países, identificadores fiscais ou números de documentos oficiais incluem dígitos de controlo derivados de operações modulares para garantir autenticidade.

Estas aplicações são exemplos práticos da teoria dos números, que estuda propriedades dos números inteiros e operações modulares, fornecendo as bases para sistemas de verificação eficientes e robustos.

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Este trabalho aprofundou a compreensão da aplicação prática da Teoria dos Números, mostrando como conceitos matemáticos abstratos são essenciais em sistemas do dia a dia, como o número suplementar do Cartão de Cidadão português. Através do algoritmo de Luhn, vimos como operações simples garantem a integridade e segurança dos números de identificação, protegendo contra erros e fraudes.

Além disso, o uso da Inteligência Artificial, como o ChatGPT, facilitou a pesquisa e o entendimento, embora tenha reforçado a importância de validar as informações com fontes confiáveis. A experiência destacou a relevância da matemática interdisciplinar na segurança digital e na proteção de dados pessoais.

Em suma, este trabalho valorizou a Teoria dos Números como uma ferramenta prática e poderosa para criar sistemas seguros e eficientes na nossa vida quotidiana.

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Multiplicações alternadas:

Começando pelo último dígito da direita, multiplicam-se os números alternadamente por 2 e por 1.

Soma dos algarismos dos produtos:

Sempre que um destes produtos for igual ou superior a 10, somam-se os seus algarismos.

Por exemplo: 8 × 2 = 16 → 1 + 6 = 7.

Soma total:

Todos esses resultados (os produtos ou as somas dos seus algarismos) são somados num total único.

Cálculo do número suplementar:

No fim, determina-se qual o valor que falta para essa soma total atingir o múltiplo de 10 mais próximo. Esse valor será o dígito de controlo.

Exemplo prático:

Vamos usar o número base 1234567. Aplicando o algoritmo:

7 × 2 = 14 → 1 + 4 = 5

6 × 1 = 6

5 × 2 = 10 → 1 + 0 = 1

4 × 1 = 4

3 × 2 = 6

2 × 1 = 2

1 × 2 = 2

Agora somamos tudo:

5 + 6 + 1 + 4 + 6 + 2 + 2 = 26

O múltiplo de 10 mais próximo acima de 26 é 30.

Faltam 4 para lá chegar.

Resultado: o número suplementar será 4.