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Entendendo a Divisibilidade por 3

26 Aug 2022
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Revisar junto com a filha as matérias da escola é uma boa oportunidade para entender melhor alguns conceitos. Como por exemplo, nas operações básicas existem algumas propriedades bem curiosas:

  1. adição de qualquer número ao 9 preserva a soma de seus algarismos.
  2. qualquer número multiplicado por 3 tem por resultado um número cuja soma dos algarismos também é um múltiplo por três

Nesse post vou analisar os motivos para essas propriedades existirem.

1) adição de qualquer número ao 9 preserva a soma de seus algarismos.

Considerando a operação

\[A + 9 = B\]

A soma dos dígitos de A será igual a soma dos dígitos de B.

Veja alguns exemplos:

Exemplo 1.1:

Na operação

\[15 + 9 = 24\]

a soma dos dígitos de $15$ ($1 + 5 = 6$) será igual a soma dos dígitos do valor resultante $24$ ($2 + 4 = 6$)

Exemplo 1.2:

Na soma

\[71 + 9 = 80\]

da mesma forma teremos que $7 + 1$ será igual a $8 + 0$, ambos $8$

2) qualquer número multiplicado por 3 tem por resultado um número cuja soma dos algarismos também é um múltiplo por três

Considerando a operação

\[A * 3 = B\]

implica assim que a soma dos dígitos de B será um múltiplo de 3.

Exemplo 2.1:

\[24*3 = 72\]

Nessa multiplicação temos que a soma dos dígitos do resultado será $7 + 2 = 9$, um múltiplo de $3$

Exemplo 2.2:

\[19*3 = 57\]

então a soma dos dígitos de $57$ será um multiplo de $3$ ($5 + 7 = 12$)

Mas por quê?

Parando para analisar essas duas propriedades após todos esses anos, só agora entendi que propriedade 2 é decorrência da propriedade 1, ou seja, a operação de multiplicar um número por três esconde uma soma com 9.

Como assim?

Bem, a multiplicação é na verdade uma soma, certo?

Então, $3*4$ é a mesma coisa que $3+3+3+3$, que por sua vez podemos remanejar como $9 + 3 = 12$. Assim se somarmos seus algarismos ($1 + 2 = 3$) teremos um múltiplo de $3$.

E podemos testar isso com outros exemplos, onde é possível remanejar uma multiplicação por $3$ como uma soma com $9$:

Exemplo 3.1

\[3*5 = 3+3+3+3+3 = 9+6 = 15.\]

Assim percebemos que a soma do resultado dá um múltiplo de $3 1+5 = 6$

Exemplo 3.2

\[3*6 = 3+3+3+3+3+3 = 9+9 = 18\]

Verificamos a propriedade 2, pois $1 + 8 = 9$.

Multiplicação por 3 então é uma soma com 9

Ou seja, a multiplicação de 3 vezes um número maior que 3 significa somar 9 + ‘alguma coisa’. Como essa ‘alguma coisa’ sempre é um múltiplo de 3 então o resultado de tudo isso vai manter a somatória dos dígitos e também será um múltiplo de 3.

Louco né?

Segue uma pseudo-prova:

Assim considerando qualquer número $x > 3$ e um $k = x - 3$, temos:

\[3*x = 3*(k+3) = 3*k+9\]

Como $3*k$ é um múltiplo de $3$ e dada a propriedade 1 então os algarismos de $3 * k + 9$ também serão múltiplos de $3$.

Por que a propriedade 1 acontece?

Outro ponto a observar é que isso só acontece porque somar com $9$ é a mesma coisa que somar $10$ e subtrair $1$ ($10 - 1 = 9$), que soma um ao dígito da dezena $(+1)$ e subtrai um do dígito da unidade $(-1)$, implicando que a somatória dos dígitos não é afetada ($ +1 - 1 = 0$).

E também podemos generalizar dizendo que a propriedade 2 acontece com toda base de número

\[3 * N + 1\]

como por exemplo as bases decimal e hexadecimal.

E o número que possui a propriedade 1 é sempre o número da base menos um: $9$ para a base decimal e $F$ para a base hexadecimal.