lunes, 17 de febrero de 2020

3 ESO: POLINOMIOS Y EXPRESIONES ALGEBRÁICAS

Monomios, ecuaciones y factorización de polinomios

1. Monomios: partes y operaciones

Un monomio es un producto de un número y potencias de letras con exponentes enteros no negativos.

  • Coeficiente: el número que multiplica a las letras, incluyendo su signo.
  • Parte literal: las letras con sus exponentes.
  • Grado: la suma de los exponentes de todas las letras.

Monomio del ejemplo:

−5x³y²

Coeficiente: −5

Parte literal: x³y²

Grado: 3 + 2 = 5

El exponente de x es 3 y el de y es 2. Por eso sumamos 3 + 2.

Un monomio constante no nulo tiene grado 0. Al monomio cero no se le asigna grado en este tema.

Operaciones con monomios

Suma y resta. Solo podemos reducir monomios semejantes: deben tener exactamente la misma parte literal.

3x²y − 5x²y = (3 − 5)x²y = −2x²y

Producto. Multiplicamos los coeficientes y sumamos los exponentes de cada letra.

(−2x²y) · (3xy³)

= (−2 · 3) · x2+1 · y1+3

= −6x³y⁴

Cociente. Dividimos los coeficientes y restamos los exponentes.

12x⁵y³ : (3x²y)

= (12 : 3) · x5−2 · y3−1

= 4x³y², para x ≠ 0 e y ≠ 0.

Potencia. Elevamos el coeficiente y multiplicamos los exponentes.

(−2x²y)³

= (−2)³ · x2·3 · y1·3

= −8x⁶y³

2. Ecuaciones de primer grado

Para resolverlas, quitamos denominadores, desarrollamos paréntesis, reducimos términos semejantes y despejamos la incógnita. Cada operación debe realizarse en ambos miembros.

Si obtenemos 0 · x = 0, hay infinitas soluciones.

Si obtenemos 0 · x = k, con k distinto de cero, no hay solución.

Ejemplo 1 · Sin paréntesis

Ecuación inicial:

3x + 5 = 2x + 12

Paso 1. Restamos 2x en los dos miembros.

3x + 5 − 2x = 2x + 12 − 2x

Agrupamos las x y cancelamos 2x − 2x:

x + 5 = 12

Paso 2. Restamos 5 en ambos miembros.

x + 5 − 5 = 12 − 5

x = 7

Comprobación:

3 · 7 + 5 = 21 + 5 = 26

2 · 7 + 12 = 14 + 12 = 26

Los dos miembros coinciden: la solución es correcta.

Ejemplo 2 · Sin paréntesis

Ecuación inicial:

7x − 4 = 3x + 16

Paso 1. Restamos 3x en ambos miembros.

7x − 4 − 3x = 3x + 16 − 3x

4x − 4 = 16

Paso 2. Sumamos 4 en ambos miembros.

4x − 4 + 4 = 16 + 4

4x = 20

Paso 3. Dividimos los dos miembros entre 4.

4x : 4 = 20 : 4

x = 5

Comprobación:

7 · 5 − 4 = 35 − 4 = 31

3 · 5 + 16 = 15 + 16 = 31

Ejemplo 3 · Con paréntesis y sin solución

Ecuación inicial:

2(x − 3) − 3(x + 1) = 4 − (x − 2)

Paso 1. Aplicamos la distributiva.

2 · x + 2 · (−3) − 3 · x − 3 · 1 = 4 − x + 2

2x − 6 − 3x − 3 = 4 − x + 2

El signo menos delante de (x − 2) cambia los signos de sus dos términos.

Paso 2. Reducimos términos semejantes.

(2x − 3x) + (−6 − 3) = (4 + 2) − x

−x − 9 = 6 − x

Paso 3. Sumamos x en ambos miembros.

−x − 9 + x = 6 − x + x

−9 = 6

Esta igualdad es falsa. Por tanto, la ecuación no tiene solución.

Ejemplo 4 · Con varios paréntesis

Ecuación inicial:

3(2x − 1) − 2(x + 4) = 5(x − 2) + 7

Paso 1. Desarrollamos los paréntesis.

6x − 3 − 2x − 8 = 5x − 10 + 7

Paso 2. Agrupamos términos semejantes.

(6x − 2x) + (−3 − 8) = 5x + (−10 + 7)

4x − 11 = 5x − 3

Paso 3. Restamos 4x en ambos miembros.

4x − 11 − 4x = 5x − 3 − 4x

−11 = x − 3

Paso 4. Sumamos 3 en ambos miembros.

−11 + 3 = x − 3 + 3

−8 = x

x = −8

Comprobación:

3(2 · (−8) − 1) − 2(−8 + 4)

= 3 · (−17) − 2 · (−4) = −51 + 8 = −43

5(−8 − 2) + 7 = 5 · (−10) + 7 = −43

Ejemplo 5 · Con denominadores

Ecuación inicial:

x : 2 + x : 3 = 5

La división se representa con dos puntos: x : 2 significa x dividido entre 2.

Paso 1. El m.c.m. de 2 y 3 es 6. Multiplicamos todos los términos por 6.

6 · (x : 2) + 6 · (x : 3) = 6 · 5

Paso 2. Simplificamos: 6 : 2 = 3 y 6 : 3 = 2.

3x + 2x = 30

Paso 3. Sumamos los términos con x.

5x = 30

Paso 4. Dividimos entre 5.

x = 30 : 5 = 6

Comprobación:

6 : 2 + 6 : 3 = 3 + 2 = 5

Ejemplo 6 · Denominadores y paréntesis

Ecuación inicial:

(x − 1) : 3 − (x + 2) : 4 = 1

Paso 1. El m.c.m. de 3 y 4 es 12. Multiplicamos toda la ecuación por 12.

12 · [(x − 1) : 3] − 12 · [(x + 2) : 4] = 12 · 1

Paso 2. Simplificamos 12 : 3 = 4 y 12 : 4 = 3.

4(x − 1) − 3(x + 2) = 12

Paso 3. Aplicamos la distributiva.

4x − 4 − 3x − 6 = 12

Paso 4. Reducimos términos semejantes.

x − 10 = 12

Paso 5. Sumamos 10 en ambos miembros.

x − 10 + 10 = 12 + 10

x = 22

Comprobación:

(22 − 1) : 3 − (22 + 2) : 4

= 21 : 3 − 24 : 4 = 7 − 6 = 1

Ejemplo 7 · Solución fraccionaria

Ecuación inicial:

(2x + 1) : 5 + (x − 2) : 2 = 3 : 10

Paso 1. El m.c.m. de 5, 2 y 10 es 10. Multiplicamos todos los términos por 10.

10 · [(2x + 1) : 5] + 10 · [(x − 2) : 2] = 10 · (3 : 10)

Paso 2. Simplificamos los denominadores.

2(2x + 1) + 5(x − 2) = 3

Paso 3. Desarrollamos los paréntesis.

4x + 2 + 5x − 10 = 3

Paso 4. Reducimos términos semejantes.

9x − 8 = 3

Paso 5. Sumamos 8 en ambos miembros.

9x − 8 + 8 = 3 + 8

9x = 11

Paso 6. Dividimos entre 9.

x = 11 : 9 = 11/9

Comprobación:

[2 · (11/9) + 1] : 5 = (31/9) : 5 = 31/45

[(11/9) − 2] : 2 = (−7/9) : 2 = −7/18

31/45 − 7/18 = 62/90 − 35/90 = 27/90 = 3/10

3. Ecuaciones de segundo grado incompletas

La forma general de una ecuación de segundo grado es:

ax² + bx + c = 0, con a ≠ 0

Es incompleta cuando falta el término con x o el término independiente, o ambos.

Si sacas factor común x, no dividas después entre x: perderías la solución x = 0.

Tipo A · Solo aparece x²

Ejemplo 1 · 4x² = 0

Ecuación inicial: 4x² = 0

Paso 1. Dividimos ambos miembros entre 4.

4x² : 4 = 0 : 4

x² = 0

Paso 2. El único número cuyo cuadrado es cero es cero.

x = 0 (raíz doble).

Comprobación: 4 · 0² = 0.

Ejemplo 2 · −3x² = 0

Ecuación inicial: −3x² = 0

Paso 1. Dividimos ambos miembros entre −3.

−3x² : (−3) = 0 : (−3)

x² = 0

Paso 2. Tomamos la raíz de cero.

x = 0 (raíz doble).

Comprobación: −3 · 0² = 0.

Ejemplo 3 · 7x² = 0

Ecuación inicial: 7x² = 0

Paso 1. Dividimos ambos miembros entre 7.

7x² : 7 = 0 : 7

x² = 0

Paso 2. Tomamos la raíz de cero.

x = 0 (raíz doble).

Comprobación: 7 · 0² = 0.

Tipo B · Falta el término con x

Ejemplo 4 · 2x² − 18 = 0

Ecuación inicial: 2x² − 18 = 0

Paso 1. Sumamos 18 en ambos miembros.

2x² − 18 + 18 = 0 + 18

2x² = 18

Paso 2. Dividimos entre 2.

x² = 18 : 2 = 9

Paso 3. Tomamos las dos raíces.

x = ±√9 = ±3

Soluciones: x = 3 y x = −3.

Comprobación:

2 · 3² − 18 = 18 − 18 = 0

2 · (−3)² − 18 = 18 − 18 = 0

Factorización: 2(x − 3)(x + 3).

Ejemplo 5 · 3x² − 12 = 0

Ecuación inicial: 3x² − 12 = 0

Paso 1. Sumamos 12 en ambos miembros.

3x² − 12 + 12 = 0 + 12

3x² = 12

Paso 2. Dividimos entre 3.

x² = 12 : 3 = 4

Paso 3. Tomamos las dos raíces.

x = ±√4 = ±2

Soluciones: x = 2 y x = −2.

Comprobación:

3 · 2² − 12 = 12 − 12 = 0

3 · (−2)² − 12 = 12 − 12 = 0

Factorización: 3(x − 2)(x + 2).

Ejemplo 6 · 5x² + 20 = 0

Ecuación inicial: 5x² + 20 = 0

Paso 1. Restamos 20 en ambos miembros.

5x² + 20 − 20 = 0 − 20

5x² = −20

Paso 2. Dividimos entre 5.

x² = −20 : 5 = −4

Conclusión: no hay soluciones reales. El cuadrado de un número real nunca puede ser −4.

Tipo C · Falta el término independiente

Ejemplo 7 · x² − 5x = 0

Ecuación inicial: x² − 5x = 0

Paso 1. Escribimos los dos términos como productos que contienen x.

x · x − 5 · x = 0

Paso 2. Sacamos x como factor común.

x(x − 5) = 0

Paso 3. Igualamos cada factor a cero.

x = 0 o x − 5 = 0

Paso 4. Resolvemos la segunda posibilidad.

x − 5 + 5 = 0 + 5

x = 5

Soluciones: x = 0 y x = 5.

Comprobación:

0² − 5 · 0 = 0

5² − 5 · 5 = 25 − 25 = 0

Ejemplo 8 · 2x² + 6x = 0

Ecuación inicial: 2x² + 6x = 0

Paso 1. El factor común es 2x.

2x · x + 2x · 3 = 0

2x(x + 3) = 0

Paso 2. Igualamos cada factor a cero.

2x = 0 o x + 3 = 0

Paso 3. Resolvemos las dos ecuaciones.

2x = 0 → x = 0 : 2 = 0

x + 3 = 0 → x = −3

Soluciones: x = 0 y x = −3.

Comprobación:

2 · 0² + 6 · 0 = 0

2 · (−3)² + 6 · (−3) = 18 − 18 = 0

Ejemplo 9 · 3x² − 12x = 0

Ecuación inicial: 3x² − 12x = 0

Paso 1. Sacamos 3x como factor común.

3x · x − 3x · 4 = 0

3x(x − 4) = 0

Paso 2. Igualamos cada factor a cero.

3x = 0 o x − 4 = 0

Paso 3. Resolvemos.

3x = 0 → x = 0

x − 4 = 0 → x = 4

Soluciones: x = 0 y x = 4.

Comprobación:

3 · 0² − 12 · 0 = 0

3 · 4² − 12 · 4 = 48 − 48 = 0

Vídeo / recurso · Resumen de ecuaciones de segundo grado

4. Ecuaciones de segundo grado completas

Forma general:

ax² + bx + c = 0, con a ≠ 0

Fórmula general:

x = (−b ± √(b² − 4ac)) : (2a)

Se divide todo el numerador entre 2a.

El signo ± indica que hacemos dos cálculos: uno sumando la raíz y otro restándola.

Discriminante: Δ = b² − 4ac.

  • Si Δ > 0, hay dos soluciones reales distintas.
  • Si Δ = 0, hay una solución real doble.
  • Si Δ < 0, no hay soluciones reales.
Ejemplo 1 · x² − 5x + 6 = 0

Ecuación inicial: x² − 5x + 6 = 0

Paso 1. Identificamos los coeficientes, incluyendo sus signos.

a = 1; b = −5; c = 6

Paso 2. Calculamos el discriminante.

Δ = b² − 4ac

Δ = (−5)² − 4 · 1 · 6

Δ = 25 − 24 = 1

Paso 3. Sustituimos en la fórmula general.

x = (−b ± √Δ) : (2a)

x = (−(−5) ± √1) : (2 · 1)

x = (5 ± 1) : 2

Paso 4. Calculamos las dos posibilidades.

x₁ = (5 + 1) : 2 = 6 : 2 = 3

x₂ = (5 − 1) : 2 = 4 : 2 = 2

Soluciones: x = 3 y x = 2.

Comprobación:

3² − 5 · 3 + 6 = 9 − 15 + 6 = 0

2² − 5 · 2 + 6 = 4 − 10 + 6 = 0

Factorización:

x² − 5x + 6 = (x − 3)(x − 2)

Ejemplo 2 · 2x² + 3x − 2 = 0

Ecuación inicial: 2x² + 3x − 2 = 0

Paso 1. Identificamos los coeficientes.

a = 2; b = 3; c = −2

Paso 2. Calculamos el discriminante.

Δ = 3² − 4 · 2 · (−2)

Δ = 9 − (−16)

Δ = 9 + 16 = 25

Paso 3. Sustituimos en la fórmula.

x = (−3 ± √25) : (2 · 2)

x = (−3 ± 5) : 4

Paso 4. Calculamos las dos posibilidades.

x₁ = (−3 + 5) : 4 = 2 : 4 = 1/2

x₂ = (−3 − 5) : 4 = −8 : 4 = −2

Soluciones: x = 1/2 y x = −2.

Comprobación:

2 · (1/2)² + 3 · (1/2) − 2

= 1/2 + 3/2 − 2 = 0

2 · (−2)² + 3 · (−2) − 2

= 8 − 6 − 2 = 0

Factorización:

2x² + 3x − 2 = 2(x − 1/2)(x + 2)

= (2x − 1)(x + 2)

Ejemplo 3 · x² − 2x − 1 = 0

Ecuación inicial: x² − 2x − 1 = 0

Paso 1. Identificamos los coeficientes.

a = 1; b = −2; c = −1

Paso 2. Calculamos el discriminante.

Δ = (−2)² − 4 · 1 · (−1)

Δ = 4 + 4 = 8

Paso 3. Sustituimos en la fórmula.

x = (−(−2) ± √8) : (2 · 1)

x = (2 ± √8) : 2

Paso 4. Simplificamos la raíz.

√8 = √(4 · 2) = 2√2

x = (2 ± 2√2) : 2

Paso 5. Dividimos los dos términos del numerador entre 2.

x = 2 : 2 ± (2√2) : 2

x = 1 ± √2

x₁ = 1 + √2; x₂ = 1 − √2

Comprobación de la primera solución:

(1 + √2)² − 2(1 + √2) − 1

= 1 + 2√2 + 2 − 2 − 2√2 − 1 = 0

Comprobación de la segunda solución:

(1 − √2)² − 2(1 − √2) − 1

= 1 − 2√2 + 2 − 2 + 2√2 − 1 = 0

Factorización:

x² − 2x − 1 = (x − 1 − √2)(x − 1 + √2)

5. Ecuaciones bicuadradas

Son ecuaciones de la forma:

ax⁴ + bx² + c = 0, con a ≠ 0

Hacemos el cambio t = x². Como x⁴ = (x²)², entonces x⁴ = t².

La ecuación se transforma en:

at² + bt + c = 0

Después de resolverla, volvemos a x. Cada valor positivo de t proporciona dos valores de x. Si t = 0, obtenemos x = 0. Los valores negativos de t no dan soluciones reales.

Ejemplo 1 · x⁴ − 5x² + 4 = 0

Ecuación inicial: x⁴ − 5x² + 4 = 0

Paso 1. Hacemos el cambio de variable.

t = x²; x⁴ = t²

x⁴ − 5x² + 4 = 0

t² − 5t + 4 = 0

Paso 2. Resolvemos la ecuación de segundo grado en t.

a = 1; b = −5; c = 4

Δ = (−5)² − 4 · 1 · 4 = 25 − 16 = 9

t = (5 ± √9) : 2

t = (5 ± 3) : 2

t₁ = (5 + 3) : 2 = 4

t₂ = (5 − 3) : 2 = 1

Paso 3. Volvemos a x utilizando t = x².

Si t = 4: x² = 4 → x = ±√4 = ±2.

Si t = 1: x² = 1 → x = ±√1 = ±1.

Soluciones: x = −2, −1, 1, 2.

Comprobación:

Para x = ±1: 1 − 5 · 1 + 4 = 0.

Para x = ±2: 16 − 5 · 4 + 4 = 0.

Factorización:

x⁴ − 5x² + 4 = (x² − 4)(x² − 1)

= (x − 2)(x + 2)(x − 1)(x + 1)

Ejemplo 2 · x⁴ − 3x² − 4 = 0

Ecuación inicial: x⁴ − 3x² − 4 = 0

Paso 1. Sustituimos t = x² y x⁴ = t².

t² − 3t − 4 = 0

Paso 2. Calculamos el discriminante.

a = 1; b = −3; c = −4

Δ = (−3)² − 4 · 1 · (−4)

Δ = 9 + 16 = 25

Paso 3. Aplicamos la fórmula.

t = (3 ± √25) : 2

t = (3 ± 5) : 2

t₁ = (3 + 5) : 2 = 4

t₂ = (3 − 5) : 2 = −1

Paso 4. Volvemos a x.

t = 4 → x² = 4 → x = ±2.

t = −1 → x² = −1.

La segunda posibilidad no tiene soluciones reales.

Soluciones reales: x = −2 y x = 2.

Comprobación:

Para x = ±2: 16 − 3 · 4 − 4 = 16 − 12 − 4 = 0.

Factorización real:

x⁴ − 3x² − 4 = (x² − 4)(x² + 1)

= (x − 2)(x + 2)(x² + 1)

Vídeo · Explicación de ecuaciones bicuadradas

Enlace del vídeo pendiente de añadir.

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6. Ecuaciones de grado 3 o mayor · Ruffini

Primero igualamos a cero y ordenamos el polinomio. Si falta algún grado, escribimos su coeficiente 0.

El teorema del resto dice que el resto de dividir P(x) entre x − r es P(r). Si P(r) = 0, entonces r es raíz y x − r es factor.

Para buscar raíces enteras, probamos divisores del término independiente. Las posibles raíces racionales p/q cumplen que p divide el término independiente y q divide el coeficiente principal.

Ruffini no garantiza encontrar raíces racionales. Si no existen, este procedimiento por sí solo no permite resolver cualquier ecuación.

Ejemplo 1 · x³ − 6x² + 11x − 6 = 0

Ecuación inicial: x³ − 6x² + 11x − 6 = 0

Paso 1. Probamos divisores de −6.

Candidatos: ±1, ±2, ±3, ±6.

P(1) = 1 − 6 + 11 − 6 = 0

Por tanto, x − 1 es factor.

Paso 2. Dividimos entre x − 1.

11−611−6
1−56
1−560

Bajamos el primer coeficiente, 1. Después multiplicamos por la raíz y sumamos en cada columna:

1 · 1 = 1; −6 + 1 = −5.

−5 · 1 = −5; 11 − 5 = 6.

6 · 1 = 6; −6 + 6 = 0.

Paso 3. Escribimos la ecuación transformada.

(x − 1)(x² − 5x + 6) = 0

Paso 4. Igualamos los factores a cero.

x − 1 = 0 → x = 1.

x² − 5x + 6 = 0

Δ = 25 − 24 = 1

x = (5 ± 1) : 2

x = 3 o x = 2.

Factorización completa:

(x − 1)(x − 2)(x − 3) = 0

Soluciones: x = 1, 2, 3.

Ejemplo 2 · x³ + 2x² − 5x − 6 = 0

Ecuación inicial: x³ + 2x² − 5x − 6 = 0

Paso 1. Probamos posibles raíces.

P(1) = 1 + 2 − 5 − 6 = −8.

Como no da cero, 1 no es raíz.

P(−1) = −1 + 2 + 5 − 6 = 0.

Por tanto, x + 1 es factor.

Paso 2. Dividimos entre x + 1.

−112−5−6
−1−16
11−60

Bajamos 1 y continuamos:

1 · (−1) = −1; 2 − 1 = 1.

1 · (−1) = −1; −5 − 1 = −6.

−6 · (−1) = 6; −6 + 6 = 0.

Paso 3. Escribimos la ecuación transformada.

(x + 1)(x² + x − 6) = 0

Paso 4. Resolvemos los factores.

x + 1 = 0 → x = −1.

x² + x − 6 = 0

Δ = 1 + 24 = 25

x = (−1 ± 5) : 2

x₁ = 2; x₂ = −3.

Factorización completa:

(x + 1)(x − 2)(x + 3) = 0

Soluciones: x = −1, 2, −3.

Ejemplo 3 · Ecuación de cuarto grado

Ecuación inicial:

x⁴ − 2x³ − 7x² + 8x + 12 = 0

Paso 1. Probamos x = 2.

P(2) = 16 − 16 − 28 + 16 + 12 = 0.

Paso 2. Dividimos entre x − 2.

21−2−7812
20−14−12
10−7−60

Bajamos 1:

1 · 2 = 2; −2 + 2 = 0.

0 · 2 = 0; −7 + 0 = −7.

−7 · 2 = −14; 8 − 14 = −6.

−6 · 2 = −12; 12 − 12 = 0.

La ecuación queda:

(x − 2)(x³ − 7x − 6) = 0

Paso 3. Buscamos una raíz del cociente Q(x) = x³ − 7x − 6.

Q(−1) = −1 + 7 − 6 = 0.

Dividimos entre x + 1. Escribimos el coeficiente 0 del término x² que falta.

−110−7−6
−116
1−1−60

Bajamos 1:

1 · (−1) = −1; 0 − 1 = −1.

−1 · (−1) = 1; −7 + 1 = −6.

−6 · (−1) = 6; −6 + 6 = 0.

La ecuación queda:

(x − 2)(x + 1)(x² − x − 6) = 0

Paso 4. Resolvemos el factor de segundo grado.

x² − x − 6 = 0

Δ = (−1)² − 4 · 1 · (−6) = 25

x = (1 ± 5) : 2

x₁ = 3; x₂ = −2.

Factorización completa:

(x − 2)(x + 1)(x − 3)(x + 2) = 0

Soluciones: x = 2, −1, 3, −2.

7. Factorización de polinomios

Factorizar consiste en escribir un polinomio como producto de factores. Buscamos primero factor común; después identidades notables, agrupación o raíces mediante Ruffini.

Si r es raíz, aparece el factor x − r. Debemos conservar el coeficiente principal y repetir los factores correspondientes a raíces múltiples.

Ejemplo 1 · Factor común

Polinomio inicial: 6x³ − 9x²

Paso 1. El MCD de 6 y 9 es 3. La menor potencia de x es x².

Factor común: 3x².

Paso 2. Dividimos cada término entre 3x².

6x³ : (3x²) = 2x

−9x² : (3x²) = −3

Paso 3. Escribimos el factor común fuera y los cocientes dentro.

6x³ − 9x² = 3x²(2x − 3)

Comprobación:

3x²(2x − 3) = 3x² · 2x − 3x² · 3

= 6x³ − 9x²

Ejemplo 2 · Diferencia de cuadrados

Polinomio inicial: 9x² − 25

Paso 1. Reconocemos dos cuadrados.

9x² = (3x)²

25 = 5²

9x² − 25 = (3x)² − 5²

Paso 2. Aplicamos la identidad:

A² − B² = (A − B)(A + B)

Paso 3. Sustituimos A = 3x y B = 5.

9x² − 25 = (3x − 5)(3x + 5)

Comprobación:

(3x − 5)(3x + 5)

= 9x² + 15x − 15x − 25

= 9x² − 25

Ejemplo 3 · Cuadrado perfecto

Polinomio inicial: x² + 6x + 9

Paso 1. Identificamos los cuadrados del primer y del último término.

x² = (x)²; 9 = 3².

Paso 2. Comprobamos el doble producto.

2 · x · 3 = 6x

Paso 3. Reescribimos el polinomio.

x² + 6x + 9 = x² + 2 · x · 3 + 3²

Paso 4. Aplicamos la identidad del cuadrado de una suma.

A² + 2AB + B² = (A + B)²

x² + 6x + 9 = (x + 3)²

Comprobación:

(x + 3)(x + 3)

= x² + 3x + 3x + 9

= x² + 6x + 9

Ejemplo 4 · Agrupación

Polinomio inicial: x³ + 2x² − 9x − 18

Paso 1. Agrupamos los dos primeros términos y los dos últimos.

(x³ + 2x²) + (−9x − 18)

Paso 2. Sacamos x² del primer grupo y −9 del segundo.

x²(x + 2) − 9(x + 2)

Paso 3. Sacamos el factor común x + 2.

(x + 2)(x² − 9)

Paso 4. Factorizamos la diferencia de cuadrados.

x² − 9 = x² − 3² = (x − 3)(x + 3)

Resultado:

x³ + 2x² − 9x − 18 = (x + 2)(x − 3)(x + 3)

Comprobación:

(x + 2)(x² − 9)

= x³ − 9x + 2x² − 18

= x³ + 2x² − 9x − 18

Ejemplo 5 · Factorización mediante Ruffini

Polinomio inicial: 2x³ − 3x² − 8x + 12

Paso 1. Probamos x = 2.

P(2) = 2 · 2³ − 3 · 2² − 8 · 2 + 12

P(2) = 16 − 12 − 16 + 12 = 0.

Por tanto, x − 2 es factor.

Paso 2. Dividimos entre x − 2.

22−3−812
42−12
21−60

Bajamos 2 y continuamos:

2 · 2 = 4; −3 + 4 = 1.

1 · 2 = 2; −8 + 2 = −6.

−6 · 2 = −12; 12 − 12 = 0.

Paso 3. Escribimos el producto obtenido.

2x³ − 3x² − 8x + 12 = (x − 2)(2x² + x − 6)

Paso 4. Buscamos las raíces del factor de segundo grado.

2x² + x − 6 = 0

a = 2; b = 1; c = −6.

Δ = 1² − 4 · 2 · (−6) = 1 + 48 = 49

x = (−1 ± √49) : 4

x = (−1 ± 7) : 4

x₁ = 6 : 4 = 3/2

x₂ = −8 : 4 = −2

Paso 5. Conservamos el coeficiente principal 2.

2x² + x − 6 = 2(x − 3/2)(x + 2)

= (2x − 3)(x + 2)

Factorización completa:

2x³ − 3x² − 8x + 12 = (x − 2)(2x − 3)(x + 2)

Comprobación:

(2x − 3)(x + 2) = 2x² + x − 6

(x − 2)(2x² + x − 6)

= 2x³ + x² − 6x − 4x² − 2x + 12

= 2x³ − 3x² − 8x + 12

Vídeos y recursos de factorización

La numeración de estos recursos corresponde a sus hojas originales.

Vídeo · Ejercicio 28 paso a paso
Vídeo · Ejercicio 29
Vídeo · Ejercicio 33
Vídeo · Ejercicio 68
Vídeo · Ejercicio 69
Vídeo · Ejercicio 5 de la hoja de refuerzo, página 2
Vídeo · Ejercicio 6 de la hoja de refuerzo, página 2
Vídeo adicional · Ejercicio 5
Vídeo adicional · Ejercicio 6

8. Situación de aprendizaje

Un huerto para el instituto

Reto: diseñar un huerto rectangular y justificar sus dimensiones con ecuaciones y factorizaciones.

Datos: el centro dispone de 30 m de valla para cerrar todo el perímetro. La superficie debe ser de 50 m². Llamamos x e y a los lados, medidos en metros.

  1. Representa el terreno, identifica las incógnitas y escribe las condiciones sobre su perímetro y su área.
  2. A partir de 2x + 2y = 30, expresa y en función de x.
  3. Sustituye en xy = 50 y obtén una ecuación de segundo grado. Resuélvela con la fórmula y escribe su factorización.
  4. Comprueba las dimensiones y explica por qué intercambiar largo y ancho describe el mismo rectángulo.
  5. Se añade un sendero exterior de anchura t alrededor del huerto. Expresa y desarrolla el área exterior (x + 2t)(y + 2t). Identifica los coeficientes y grados de sus términos.
  6. Determina t si el área del huerto con el sendero es de 84 m². Justifica qué solución es válida.

Producto final: plano, ecuaciones, pasos de resolución y comprobación de las medidas.

Organización: parejas, una sesión de clase y una breve puesta en común. Cada integrante debe poder explicar el planteamiento.

Evaluación: planteamiento correcto, operaciones justificadas, selección de soluciones válidas, comprobaciones y claridad del plano.

Ejercicios propuestos

9. Soluciones de los ejercicios propuestos

Soluciones de los ejercicios propuestos I
Soluciones de los ejercicios propuestos II
Soluciones de los ejercicios propuestos III
Soluciones de los ejercicios propuestos IV
Soluciones de los ejercicios propuestos V
Soluciones de los ejercicios propuestos VI
🎮 Conquista Europa con las ecuaciones
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