Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ingeniería. Área de Matemática I N G R E S O Matemática

Universidad Nacional de Río Cuarto

Facultad de Ingeniería

Área de Matemática

____________

_{I N G R E S O 2 0 1 0}

____________

Matemática

_______________________________________________________________

Docentes ejecutores:

Jorge Agustín Adaro: [email protected] Adrián Barone: [email protected] Alejandra Méndez: [email protected] Jorge Morsetto: [email protected] Gabriel Paisio: [email protected] David Palumbo: [email protected] Fabián Romero: [email protected] María Nidia Ziletti: [email protected] Javier Zizzias: [email protected]

Algunos signos y símbolos utilizados en matemática

= Igual a

≡ Idéntico a, se define como > Mayor que

< Menor que ≥ Mayor o igual que ∈ Pertenece ⊂ Está incluído ∀ Para todo ∧ y // Paralelo ⇒ Entonces ∃ Existe ∪ Unión / Tal que ∑ La sumatoria de ∅ Conjunto Vacío ALFABETO GRIEGO Alfa Α α Beta Β β Gamma Γ γ Delta Δ δ Epsilon Ε ε Zeta Ζ ζ Eta Η η Theta Θ θ Iota Ι ι Kappa Κ κ Lambda Λ λ Mu Μ μ ≠ Diferente ≅ Aproximadamente igual >> Mucho mayor que << Mucho menor que ≤ Menor o igual ∉ No pertenece ⊄ No está incluido ∃! Existe un único ∨ ó ⊥ Perpendicular ⇔ Sí y solo sí ∃ No existe ∩ Intersección ∴ Por lo tanto ∏ La productoria de Un Ν ν Xi Ξ ξ Omicron Ο ο Pi Π π Rho Ρ ρ Sigma Σ σ Tau Τ τ Ipsilon Υ υ Fi Φ φ Ji Χ χ Psi Ψ ψ Omega Ω ω

Í

NDICE

Presentación --- 5

01- Operaciones con Números Reales --- 7

02- Funciones --- 41

03- Funciones Lineales --- 61

04- Funciones Cuadráticas --- 81

05- Funciones Exponenciales y Logarítmicas --- 97

Presentación

Nos es muy grato comenzar con ustedes este CURSO INTRODUCTORIO DE MATEMÁTICA a través del cual intentamos rescatar sus experiencias, conocimientos y hábitos de estudio en relación a la matemática para vincularlos con los nuevos temas y modos de tratamiento que hemos pensado, podrían favorecer el aprendizaje.

También deseamos que esta sea una oportunidad para que comiencen a familiarizarse con todo lo que supone la vida universitaria: establecer relaciones con sus nuevos compañeros y los docentes, conocer el lugar donde pasarán gran parte de su tiempo,...

Probablemente ustedes se pregunten cual es el aporte de la matemática a la ingeniería para que se halle incorporada al plan de estudios de la carrera. Intentando responder a esto hay quienes dicen que "ningún problema de ingeniería se puede resolver sin los recursos de la matemática" aunque puede ser "discutible la extensión y profundidad de la cultura matemática del ingeniero".

También se afirma que "la matemática es uno de los más poderosos medios de que dispone el hombre para transformar la naturaleza en su beneficio (nosotros preferiríamos hablar de una transformación respetuosa del equilibrio de la naturaleza); además de economía de pensamiento es un instrumento de pensamiento constructivo".

"El hombre común también necesita de un mínimo de conocimientos matemáticos para interpretar muchas cosas que lee en el diario. Por ejemplo, para entender al ministro de economía cuando menciona el sueldo medio, diferenciándolo del sueldo ganado por más cantidad de personas, o para interpretar el gráfico que muestra la variación del índice del costo de la vida en los últimos meses o la descripción de cualquier otro tipo de fenómeno".

Siendo la matemática - por lo que hemos comentado - una disciplina tan importante para la vida cotidiana, para la carrera y para otras disciplinas, queremos que su aprendizaje sea significativo, de ahí que no abundaremos en detalles innecesarios que sólo producen cansancio y desorientación. Deteniéndonos solamente en los conceptos principales es posible llegar bastante lejos en poco tiempo.

También formarán parte del desarrollo conceptual de los temas del curso, algunas lecturas que den cuenta del aporte y de la importancia de la matemática en diversos ámbitos, temas y problemas tanto de la ciencia como de la sociedad.

(6)

Presentación Ingreso – Facultad de Ingeniería – Ingreso 2010 Asimismo, debido a que pensamos que el aprendizaje de toda disciplina debe tener sentido y valor

para el estudiante, hemos previsto la reflexión y discusión acerca de lo que nos pasa con la enseñanza y aprendizaje de la matemática y las probables dificultades con las que nos vayamos encontrando.

Operaciones con Números Reales – Facultad de Ingeniería – Ingreso 2010 ( 7 )

Operaciones

con Números

Reales

01

• Los números reales.

• Operaciones con números reales. • Potenciación de Números Reales. • Radicación de Números Reales. • Potenciación de exponente racional. • Racionalización de denominadores. • Relaciones de Igualdad. • Expresiones Algebraicas • Polinomios. • Expresiones Racionales Polinómicas. • Actividades. Objetivos:

Pretendemos que a medida que avancemos con este tema seamos capaces de reconocer los números naturales, enteros, racionales e irracionales.

Que aprendamos a operar con expresiones algebraicas, aplicando las distintas propiedades que poseen.

Modalidad:

Esta unidad es de revisión elemental y deberá desarrollarla cada alumno en forma personal y según las necesidades de reafirmación de conceptos que se presenten durante la lectura de los temas que se desarrollan en este capítulo.

L

OS

N

ÚMEROS

R

EALES

⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯

La noción de número es muy antigua, los pueblos primitivos usaban piedras para contar sus rebaños... En la actualidad de qué nos valemos para contar? ...

Los números que usamos para contar son los llamados NÚMEROS NATURALES, y designaremos al conjunto de estos números como N.

Consideraremos al cero número natural y distinguiremos con N-{0} al conjunto que no contiene el cero.

En este conjunto N, podemos sumar y multiplicar sin salirnos de él, (en este caso se dice que la suma y la multiplicación son cerradas), la resta no siempre es posible ya que si queremos resolver a-b donde b es mayor que a, necesitamos otros números... De aquí surgen los NÚMEROS NEGATIVOS, que junto a los naturales forman el conjunto de los NÚMEROS ENTEROS, que designaremos Z.. En este conjunto, la suma, la resta y la multiplicación son cerradas.

Le proponemos a continuación que piensen si siempre es posible efectuar la división en Z.

Los ayudamos con este ejemplo:

4:3 = ?

Debemos pensar en un número entero tal que al multiplicarlo por 3 de por resultado 4. ¿Qué número entero cumple con esta condición?

Para poder resolver esta situación vamos a introducir otro conjunto numérico: los NÚMEROS

RACIONALES. Los designaremos por la letra Q.

Un número racional es el cociente de dos números enteros m y n siendo n

≠

0 (recordamos que la

división por cero no está definida). En este conjunto, la suma, la resta, la multiplicación y la

división son cerradas.

Veamos algunos ejemplos:

5

7 _{es racional porque 7 y 5 son enteros}

0 es racional porque se puede expresar como 1 0

y ambos son enteros 0,5555... es la expresión decimal del número racional

9 5

Todo número racional puede representarse como una expresión decimal periódica o limitada.

Por ejemplo: 33 37 _{= 1,121212...=} ∩ _{periódica pura} 12 , 1

90 32

= 0,355555...= 0,35) periódica mixta

20

9 _{= 0,45 decimal limitada}

A continuación estableceremos cuando dos números racionales son iguales:

Sean n m _y

q

p _{dos números racionales,} q p n

m_{= si y solo si m.q = n.p}

¿Pueden representar todos los números que conocen mediante una expresión decimal limitada o periódica? Pidan a su calculadora el número π.

El resultado que obtuvieron es sólo una aproximación. Hasta el año 1983 dos japoneses habían calculado 16.777.216 cifras decimales del número π.

Todo número cuya expresión decimal no es limitada o periódica constituye un NÚMERO IRRACIONAL.

Otros ejemplos de números irracionales son: 5 4 3 3_{2 ; 3 ; 2 ; 2} ... 718281 , 2 e ; 5 ; 3 ; 2 =

Al conjunto de los números irracionales los designaremos con la letra I. La unión de los conjuntos I y Q constituye el conjunto de los reales ℜ .

Entonces, la relación de dependencia de estos conjuntos es:

ℜ

=

∪

⊂

⊂

Z

Q

;

Q

I

N

Estas relaciones nos muestran la importancia de conocer las operaciones y sus propiedades en ℜ pues con ello conocemos las operaciones y propiedades en N , Z y Q.

Es conveniente que ahora recordemos las propiedades que gozan algunas operaciones. La aplicación correcta de las mismas ayuda a un manejo fluido de las operaciones con números reales. Además trataremos de introducirnos en el “lenguaje simbólico” de la matemática.

O

PERACIONES CON

N

ÚMEROS

R

EALES

⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯

La suma cumple con las siguientes propiedades:

• Ley de cierre:

Para cada par de números reales a y b existe un único número real llamado suma denotado por a+b.

∀ ∧ ∀ ∈ ℜ ∃

a

b

,

!

c

∈ ℜ

/ a + b = c

• Asociativa:

En una adición de tres sumandos es igual sumar los dos primeros y a esto el tercero, que sumar al primero la suma del segundo y del tercero.

∀

a, b, c

∈ ℜ

, (a + b) + c = a + (b + c)

• Conmutativa:

El orden de los sumandos no altera la suma.

∀

a, b

∈

,

ℜ

a + b = b + a

• Existencia del elemento neutro:

Existe un número real llamado cero tal que sumado a cualquier número “a” da como resultado el mismo número “a”

∀

a

∈ ℜ ∃

, 0

∈ ℜ

/ a + 0 = 0 + a = a

• Existencia del inverso:

Para cualquier número real “a” existe un número real “-a” llamado inverso aditivo u opuesto, tal que sumado con “a” da como resultado el elemento neutro.

∀

a

∈ ℜ ∃

,

- a

∈ ℜ

/

a + (-a) = (-a) + a = 0

• Distributiva de la multiplicación con respecto a la suma:

∀

a, b, c

∈

ℜ

, ( a + b). c = a.c + b.c

(Realizar las actividades 1 a 5)

P

OTENCIACIÓN DE

N

ÚMEROS

R

EALES

⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯

Por definición: • an = si n

≥

43 42 1 veces n a ... a a⋅ ⋅ ⋅

1

∧

n N

∈

• a0 _{= 1 si a}

≠

₀ • a-n = (a-1₎n ₌ n a 1 ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛

∀ ∈

n N

, a

≠

0 Propiedades de la Potenciación:

• Distributiva respecto del producto: (a b)n _{= a}n _bn

• Distributiva respecto del cociente: _nn

n b a b a = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛

• Producto de potencias de igual base: am _an _{= a}m+n

• Cociente de potencias de igual base: mn n m

a

a

a

₌

− • Potencia de potencias: (am₎n = am n

• La potenciación no es distributiva respecto de la suma:

(a+b)n

≠

_an _{+ b}n

Verifiquemos esta afirmación con un contraejemplo:

(

)

(

)

⎪ ⎪ ⎪ ⎭ ⎪ ⎪ ⎪ ⎬ ⎫ = + + = + = + = + 34 3 5 9 25 3 5 64 3 5 8 3 5 2 2 2 2 2 2 2

(

₅₊₃

)

2 _≠52₊₃2

R

ADICACIÓN DE

N

ÚMEROS

R

EALES

⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯

Recordemos ahora la definición de radicación y sus propiedades:

Dado un número natural "n" mayor que cero, y "a" un número real, se llama raíz n-ésima de "a" al número b, tal que la potencia n-ésima de "b" es igual a "a".

n

a

= ⇔

b

b

n

=

a , n

∈ −

N

{ }

0

n = índice a = radicando b = raíz

Ejemplo:

3

8

_{= 2}

⇔

_{23 = 8}

3

−

1 64

_/

_{= -1/ 4}

⇔

_{(-1/ 4)}

3 = -(1/64)

¿La radicación es siempre posible en ℜ?

Para dar respuesta a esta pregunta analicemos el siguiente ejemplo:

Para calcular

−

9

debemos pensar que número elevado al cuadrado es -9.

¿Existe algún número real que verifique esta condición?... Ninguno, ya que el cuadrado de cualquier número real distinto de cero es siempre positivo.

En general decimos que toda raíz de radicando negativo e índice par no tiene solución en el conjunto de los reales.

En consecuencia: la radicación no es cerrada en ℜ.

¿Cuándo es posible su cálculo en ℜ? ¿Cuántas respuestas encontramos?

Volvemos a plantear algunos ejemplos para dar respuesta a este interrogante:

64

3

= 4

⇔

43 = 64

−

8

3

_{= -2}

⇔

_(-2)3 _{= -8}

Cuando calculamos 4

16

_{encontraríamos dos respuestas: 2 y -2 ya que}

24_{= 16 y (-2)}4 _{= 16}

Pero por definición la radicación admite un único resultado, quedándonos entonces con el mayor de los posibles resultados (2 en el ejemplo)

Entonces podemos resumir diciendo:

1) Si el índice es impar, la raíz real es única y del mismo signo que el radicando.

2) Si el índice es par y el radicando positivo, la raíz real es también única y por definición: positiva.

Recordaremos las propiedades fundamentales de la radicación:

Propiedades de la Radicación (Suponiendo que n

a y b

n _existan)

• Distributiva respecto del producto: n

a.b

₌

a

b

n n

.

• Distributiva respecto del cociente: n

a: b =

n

a :

n

b

• Raíz de raíz: n m

a

=

nm

a

La radicación NO es distributiva respecto de las operaciones de adición o sustracción.

( 14 ) Operaciones con Números Reales – Facultad de Ingeniería – Ingreso 2010

• n

a + b

≠

a +

n n

b

_{; •}

a - b

a -

b

n

_≠

n n

Sean a ∈ ℜ ; n, m y p ∈ N-{0} , consideremos n

a

m y np

a

mp . ¿Es posible efectuar la simplificación de radicales?

Analicemos los siguientes ejemplos:

Ejemplo 1: 643 ₌664 ₌2 4 34 24 2 1 6 3 1 3

6 3 _{= = = vemos que en ambos casos los resultados coinciden.}

Ejemplo 2: 5

( )

₋25 ₌5₋32 _{= −}2

( )

2 5

( )

2 2 1 5 5 1 5

5 ₋ 5 _{= − = − vemos que los resultados coinciden.}

Ejemplo 3: 6

( )

₋82 ₌664 ₌2

intentando aplicar el mismo procedimiento que en los ejemplos anteriores tendríamos:

( )

8 2

( )

8 3

( )

8 2 1 6 2 1 2 6 ₋ 2 _{= − = − =−}

aquí los resultados no coinciden.

Entonces:

NO SIEMPRE ES POSIBLE SIMPLIFICAR UN RADICAL DE RADICANDO NEGATIVO. Veamos que sucede cuando el índice y el exponente del radicando coinciden.

a) "n" es impar: 3

9

3

=

3

729

=

9

( )

−

2

5

= −

32

= −

5 5

2

ENTONCES: La raíz es igual a la base de la potencia del radicando.

b) "n" es par: 626 ₌664 ₌2 5 1 25 1 5 1 2 = = ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − RESUMIMOS DICIENDO: Si "n" es impar: n

a

n

=

a

Si "n" es par: n

a

n

=

a

Creemos conveniente recordar que la notación

a

, se lee VALOR ABSOLUTO de a ó MODULO de a y se define:

a

a

si a

a

si a

=

≥

−

<

⎧

⎨

⎩

0

0

Por ejemplo:

− =

5

5

− =

1

2

1

2

(Realizar las actividades 6 a 11)

P

OTENCIACIÓN DE EXPONENTE RACIONAL

⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯

En este párrafo recordaremos la potenciación de exponente racional

Sea n ∈ Z, d ∈ N-{0}, a ∈ℜ+ y

n

d

fracción irreductible. Entonces:

a

a

n

d

=

d n

si y solo si d

a

n existe.

Sea ahora a ∈ℜ< 0 .¿Qué condición debe verificar "d" para que

a

d

1

exista en ℜ?

Nos ayudaremos con algunos ejemplos para contestar a este interrogante:

( )

−

8

= − = −

8

1 3 3

₂

−

⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟

= −⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟

= −

1

32

1

32

1

2

1 5 5

( )

−

4

= −

1 2

4

no tiene solución en ℜ

(

−

64

)

= −

64

1 6 6 no tiene solución en ℜ Entonces: si a ∈ R-,

a

d 1

existe si y solo si "d" es impar.

Resumiendo: Sea n ∈ Z, d ∈ N - {0} y

n

d

fracción irreducible si a > 0,

a

a

n d

=

d n si a < 0,

a

a

n d

=

d n _{si d es impar} si a = 0,

a

n d _{= 0}

(Realizar las actividades 12 a 15)

R

ACIONALIZACIÓN DE DENOMINADORES

⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯

Habrá encontrado en varias oportunidades con expresiones como la siguiente

a

b

, donde b es un irracional de la forma n

q

_{, q∈ Q . A los efectos de determinados cálculos, es conveniente expresar a} dicho cociente como otro equivalente

c

d

, donde d es un número racional.

El procedimiento que se emplea en esta transformación se conoce con el nombre de "racionalización de denominadores".

A continuación recordaremos, mediante ejemplos, el procedimiento de tales transformaciones.

Ejemplo: a)

1

3

1 3

3

3

3

3

=

.

=

.

b)

8

2

8

2

2

2

8

2

2

4

2

3 5 2 5 3 5 5 2 2 5 5 5 2 5

=

.

=

=

.

.

.

c)

(

)

(

)(

)

(

)

(

)

3

2

5

3 2

5

2

5 2

5

3 2

5

1

3 2

5

+

=

−

+

−

=

−

−

= −

−

d)

(

)

(

)(

)

(

)

a

b - c

a b + c

b - c b + c

a b + c

b

2

c

=

=

−

R

ELACIONES DE

I

GUALDAD

⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯

Recordemos que además en el conjunto de los reales se define la relación de igualdad y que se verifican las siguientes propiedades.

Cualesquiera sean los números reales a, b y c, la igualdad de números reales es:

1) REFLEXIVA:

∀

a

∈

ℜ: a = a ( Todo número real “a” es igual a sí mismo)

2) SIMÉTRICA:

∀

a, b

∈

ℜ: si a = b entonces b = a (Para todo par de números reales “a” y “b” si “a” es igual a “b”, entonces “b” es igual a “a”)

3) TRANSITIVA:

∀

a, b, c

∈

ℜ: si a = b y b = c entonces a = c (Si un número real “a” es igual a un número real “b” y “b” es igual al número real “c”, entonces a = c).

4) UNIFORME:

Para la adición: a = b entonces a+c=b+c (Si ambos miembros de una

igualdad se le suma un mismo número se obtiene otra igualdad).

∀

a, b, c

∈ ℜ

, si

Para la Multiplicación:

∀

a, b, c

∈ ℜ

, si

a = b entonces a . c = b . c (Si multiplicamos ambos miembros de una igualdad por un mismo número se obtiene otra igualdad).

Sobre la base de estas propiedades se demuestran las leyes cancelativas de la adición y la multiplicación.

# Para la adición

∀

a, b, c

∈

ℜ : a + c = b + c entonces a = b.

# Para la multiplicación

∀

a, b, c

∈

ℜ y b

≠

0 si a.b = c.b entonces a = c.

Y también la ley de anulación del producto: a.b = 0, si a=0 ó b=0 ó a=b=0

Pasaremos ahora a considerar la diferencia entre números reales.

∀

a y b

∈

ℜ ; a - b = a + (-b), a es el minuendo y b es el sustraendo. Por ejemplo:

5

1

4

5

1

4

− = + −

(

)

Insistiremos un poco más en la aplicación de las leyes cancelativas y la anulación del producto. Si por ejemplo consideramos la ecuación:

5x + 4 + 2x = 2 + 4 + 5x

¿Puede simplificar los sumandos 4? ¿Y los 5x que también se repiten en ambos miembros? ¿Es correcta ésta última cancelación?

Sí, es posible cancelar porque en la suma se verifica la ley cancelativa sin ninguna restricción.

Otro ejemplo: Sea la igualdad 2x + 5 = 3x + 5 , efectuamos la cancelación 2x = 3x , entonces: 2x-3x = 0 ¿Qué propiedad se aplicó?

De aquí obtenemos que x = 0

Pero si en 2x = 3x se hubiera aplicado la ley cancelativa sin tener en cuenta que x = 0 , se obtendría 2 = 3, que no es una identidad.

¿Dónde está el error? No se ha tenido en cuenta la restricción a ésta ley:

"NO SE PUEDEN CANCELAR LOS FACTORES QUE SON IGUALES A CERO"

Entonces cuando se emplee ésta ley, es decir la propiedad cancelativa de la multiplicación con

un factor literal, se debe aclarar que la simplificación no es válida para todo valor que anule

dicho factor.

Si no se tiene en cuenta lo expresado se corre el riesgo de "perder soluciones" como se comprobó en el ejemplo.

En cuanto a la ley de anulación del producto, ¿Cómo se empleará?

a . b = 0

⇒

a = 0

∨

b = 0 , esto quiere decir que se pueden dar alguna de éstas tres situaciones: a = 0

∧

b

≠

0

a

≠

0

∧

b = 0 (

∨

se lee "ó";

∧

se lee "y") a = 0

∧

b = 0

Esta propiedad facilita la resolución de ecuaciones del tipo: ( x + 2 ) . ( x -

1

5

) = 0

Como el producto es cero uno de los factores es cero, de ahí podemos obtener que una raíz es igual a -2 y la otra es

1

5

.

Verifiquen, luego, si éstos valores satisfacen la igualdad.

E

XPRESIONES

A

LGEBRAICAS

⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯

Una expresión algebraica es aquella donde figuran números y letras relacionadas entre si por operaciones matemáticas.

Ejemplo: v t ; a i

t

100

; 3 ax2 - b2 ;

4

7

2 2

x

a

ax

−

Cada sumando de una expresión algebraica se denomina término.

Cada término de una expresión algebraica consta de tres partes: signo, parte numérica ó coeficiente y parte literal .

Por ejemplo: -7 ab3 _{consta de un signo negativo (-), la parte numérica es 7 y la parte literal ab}3

• Valor numérico de una expresión algebraica:

Es el valor que se obtiene sustituyendo cada letra de la parte literal por un valor numérico, efectuando luego las operaciones para llegar al valor numérico de la expresión.

Esto permite considerar igualdad o equivalencia entre expresiones algebraicas.

Dos expresiones algebraicas son EQUIVALENTES si toman el mismo valor numérico para todos los valores en que estén definidas.

3 ab2 _{- 6b}2 + 12 c b2

_{y a - 2 + 4c} 3 b2

Estas dos expresiones algebraicas son equivalentes. Para demostrar la igualdad de estas dos expresiones se debe operar una de ellas hasta llegar a la otra.

P

OLINOMIOS

⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯

Seguramente en algún momento de su ciclo secundario ha pasado por el laboratorio de su escuela para llevar a cabo algunas experiencias. Por ejemplo:

- Estudiar el alargamiento de un resorte al suspender un peso del mismo.

- Estudiar la temperatura de una masa de agua en función del tiempo en que es sometida al calor.

Una vez volcados los resultados en tablas y efectuando la representación gráfica habrá obtenido puntos relativamente alineados con el origen. Por lo tanto en cualquiera de estos casos podemos llegar a una ley aproximada para el intervalo considerado, que tendrá la forma:

a) y = mx + b

Otros de los estudios que habrá efectuado es el del movimiento rectilíneo uniforme y la traducción de la relación posición tiempo (t) es:

b) st = v.t + so

o del movimiento uniforme variado donde la relación entre la posición tomada por el móvil y el tiempo está traducida en la siguiente expresión:

c) st = vo t + ½ a t2

o también

d) st = so+ vo t + ½ a t2 cuando so≠ 0

De todo lo dicho observamos que los segundos miembros de las igualdades a) y b) responden a la forma:

a x

1

+

a

0

y los de las igualdades c) y d) a la forma:

a

₀

+

a x

₁

+

a x

₂ 2

Surge entonces la necesidad de estudiar las expresiones de la forma:

P x

( )

=

a

₀

+

a x

₁

+

a x

₂ 2

+

a x

₃ 3

+

a x

₄ 4

+

...

+

a x

_n n

que llamaremos polinomios, donde los

a a a

0

,

1

,

2

,...

a

n son elementos de por ejemplo el conjunto de los números reales, llamados coeficientes, x es una indeterminada, y los exponentes de la indeterminada x son todos enteros no negativos.

Al conjunto de todos los polinomios con coeficientes reales lo simbolizamos ℜ(x).

Si an≠0 diremos que el grado de P(x) es n ( gr P(x) = n).

Se llama polinomio nulo al polinomio:

0 0

+

x

+

0

x

2

+

0

x

3

+

...

+

0

x

n Por definición el polinomio nulo no tiene grado

Según que el número de términos con coeficientes nulos sea 1, 2, 3, ...el polinomio se llama monomio, binomio, trinomio, etc.

• Operaciones con monomios.

1- SUMA (RESTA)

Para sumar (restar) dos monomios éstos deben ser semejantes (igual parte literal).

"La suma (resta) de dos monomios es otro monomio cuyo coeficiente es la suma (resta) de los coeficientes y tiene la misma parte literal que los monomios dados"

Ejemplo:

-2 ab3 _{+ 5 ab}3 = ( -2 + 5 ) ab3 = 3 ab3 -2 ab3 - 5 ab3 = ( -2 - 5 ) ab3 _{= -7 ab}3

2- PRODUCTO

"El producto de dos monomios es otro monomio cuyo coeficiente es el producto de los coeficientes y cuya parte literal es el producto de las partes literales".

(Se aplica producto de potencias de igual).

Ejemplo:

( -2 ab3_c3_{).5 ac}2 _{= ( -2 .5 )ab}3_c3_ac2 _{= - 10 a}2 _b3_c5 3- COCIENTE

"El cociente de dos monomios es una expresión algebraica que se obtiene aplicando las propiedades de la división de números, en sus coeficientes, y del cociente de potencias de igual base, en sus partes literales ".

Ejemplo: ( -8a2_b4_{c) : (}

2

3

ab

2 _{) = -12ab}2_c

• Operaciones con polinomios.

1- SUMA

“Por la propiedad asociativa, se suman los monomios semejantes”

La suma de polinomios verifica la ley de cierre, es asociativa, conmutativa, posee elemento neutro( el polinomio nulo, 0(x)), e inverso aditivo u opuesto.

2- PRODUCTO

“Por la propiedad distributiva y asociativa, se multiplican todos los monomios y se asocian los semejantes”.

Es decir que esta operación se define de tal modo que satisfaga la propiedad de la multiplicación de potencias de igual base para la indeterminada x, la conmutatividad de x con los números reales y la propiedad distributiva de la multiplicación respecto de la adición.

La multiplicación de polinomios es también una operación cerrada en ℜ(x) que asocia, conmuta y tiene elemento neutro (E(x) =1). Sin embargo no posee inverso multiplicativo.

Como puede verse existe una estrecha analogía entre el conjunto ℜ(x) con la adición y multiplicación y el conjunto Z con dichas operaciones.

3- DIVISIÓN DE POLINOMIOS.

Dados dos polinomios A(x) y B(x), con B(x) distinto del polinomio nulo, es posible determinar Q(x) y R(x) tal que: A(x) = B(x) Q(x) + R(x), siendo gr R(x) < gr B(x) o bien R(x) es el polinomio nulo. El polinomio Q se llama polinomio cociente y R(x) polinomio resto.

Recordemos a continuación el algoritmo de la división.

1) Se ordena el grado del polinomio según las potencias decrecientes. 2) Se dividen los monomios de mayor grado.

3) Se resta del dividendo el mayor multiplo del divisor contenido en él.

4) Se repiten las operaciones 2) y 3) hasta que el divisor sea de mayor grado que el dividendo. Ejemplo 2x3 _{- 3x - 5 3x}2 _{+ x} - 2x3 _-

2

3

x

2

2

3

x

-

2

9

_______________ -

2

3

x

2 _{- 3x - 5}

2

3

x

2

+

2

9

x

−

25

9

x

- 5

Con frecuencia se nos presentan divisiones donde los divisores son monomios del tipo x + a , tal vez recuerden que en éstos casos es práctico aplicar la regla deRufini.

Sean las siguientes expresiones:

(2x3 - 4x2 _{+ 5) : ( x + 2)}

Entonces:

a) 2 -4 0 5

Operaciones con Números Reales – Facultad de Ingeniería – Ingreso 2010 ( 25 ) b) -2 -4 16 -32

c) 2 -8 16 -27

El cociente es 2 x2 _{- 8 x + 16 y el resto -27.} Los pasos que se siguen son:

a) En la primera fila se escriben los valores numéricos de cada coeficiente (previamente ordenado y completo)

b) En el ángulo izquierdo se escribe el opuesto del término de grado cero de la expresión del divisor.

c) En la tercera fila se obtienen los coeficientes del cociente donde: el primero de ellos es el primero del dividendo y los restantes se obtienen multiplicando el anterior por el número que se escribe en el ángulo izquierdo y sumado a este producto (que se escribe en la segunda fila ) el correspondiente de la primera.

d) El último número que se obtiene en la tercera fila es el resto de la división.

( 26 ) Operaciones con Números Reales – Facultad de Ingeniería – Ingreso 2010

• Divisibilidad en ℜ(x).

Recordemos que en el conjunto Z, se dice que “a divide a b si y sólo si existe un k tal que k.a = b. Por lo tanto el resto de la división entre b y a es cero.

También decimos que b es divisible por a.

Haciendo la correspondiente analogía con el conjunto ℜ(x) diremos que:

“A(x) divide a B(x) si y sólo si existe un polinomio K(x) ∈ℜ(x) tal que K(x).A(x) = B(x)”. En otras palabras si cuando efectuamos la división entre A(x) y B(x) el resto es nulo.

Hemos dicho que con frecuencia aparecen divisores del tipo x+a y que en estos casos se puede aplicar la regla de Ruffini para hallar el cociente y el resto y por lo tanto investigar si un polinomio es divisible por otro. Aquí veremos otros caminos para investigar la divisibilidad por x+a.

Para ello definiremos valor numérico de un polinomio : dado un polinomio P(x)∈ ℜ(x) llamamos valor numérico del mismo para x igual a a ∈ℜ, al número que se obtiene reemplazando a x por a y efectuando los cálculos.

Ahora podemos enunciar el Teorema del Resto: el resto de la división de un polinomio P(x) por otro de la forma x+a es igual a P(-a).

• Factoreo de Polinomios.

Así como para descomponer a un número natural en factores primos utilizamos criterios de divisibilidad, para descomponer a un polinomio en polinomios primos o irreductibles, también utilizamos algunos criterios que mostraremos a continuación.

Antes de enunciarlos recordemos que en ℜ(x) un polinomio A(x ) tal que el grado de A(x) ≥ 1 es

primo o irreductible si no existen dos polinomios P(x) y Q(x) de grado ≥ 1 tales que: A(x) = P(x).Q(x). Como consecuencia se puede decir que todo polinomio de grado uno es primo.

• Factor común

Recordaremos, mediante ejemplos, las posibilidades de sacar factor común en una expresión algebraica: Ejemplo 1: 2 x2 + 18 = 2( x2 + 9 ) Ejemplo 2: x3 _{+ x}2 = x2 ( x + 1 ) Ejemplo 3:

2

15

x

8

3

x

16

9

x

2

3

x

1

5

x

4x

8

3

3

−

2

+

=

⎛

2

−

+

⎝⎜

⎞

⎠⎟

Puede ocurrir que existan factores comunes en algunos términos de la expresión, entonces podemos proceder como en el ejemplo:

3x3 _{- 6x}2 + 5x - 10 = 3x2_{( x - 2) + 5(x - 2) = (como el binomio (x-2) es factor común,} concluimos así) = (x - 2)(3x2₊₅₎

• Trinomio cuadrado perfecto

Sean a y b dos monomios cualesquiera:

( a + b ). ( a + b ) = ( a + b )2 = a2 + 2 a.b + b2 ( a - b ). ( a - b ) = ( a - b )2 = a2 - 2 a.b + b2 El cuadrado de una suma (diferencia) es:

"Suma del cuadrado del primer monomio más (menos) el doble producto del primero por el segundo más el cuadrado del segundo monomio"

Ejemplo:

(-3ab2_+2c)2 = (-3ab2₎2 _{+ 2(-3ab}2_{)(2 c) + (2 c)}2 = 9a2_b4 _{- 12ab}2_{c + 4c}2

Operaciones con Números Reales – Facultad de Ingeniería – Ingreso 2010 ( 27 )

( a + b ). (a - b ) = a2 _{- b}2

"El resultado es la diferencia del cuadrado del primer monomio con el cuadrado de segundo"

Ejemplo:

( - 3ab2_{+2c )( - 3ab}2 - 2c ) = ( -3ab2₎2_{-( 2c )}2 = 9a2_b4 _{- 4c}2

• Cuatrinomio cubo perfecto

Recordemos que:

( x + a)3 = x3 + 3ax2 _{+ 3a}2_{x + a}3 ( x - a)3 = x3 - 3ax2 _{+ 3a}2_{x - a}3

"El resultado es el cubo del primero más (menos) el triple del primero al cuadrado por el segundo más el triple del segundo al cuadrado por el primero más (menos) el cubo del segundo"

• Binomios de la forma

x

n

±

a

n

Para descomponer polinomios de este tipo en factores primos necesitaremos del concepto de cero o

raíz de un polinomio:

“a es raíz de P(x) si y sólo si P(x) es divisible por x-a”.

Vamos ahora a descomponer el polinomio P(x) = x3 _{- 8:} 2 es una raíz de x3 _{- 8, por lo tanto P(x) es divisible por x - 2} Si realizamos la división por Ruffini:

(x3 _{- 8) : (x - 2) = x}2 _{+ 2x + 4}

1 0 0 -8 2 2 4 8

1 2 4 0

Entonces el polinomio original puede ser factorizado de la siguiente forma:

x3 _{- 8 = (x}2 _{+ 2x + 4) . (x - 2)}

(Realizar actividades 18 a 21)

E

XPRESIONES ALGEBRAICAS

P

OLINÓMICAS

⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯

Al estudiar el conjunto Z , hemos visto que para todo número distinto de 1 y -1, ningún otro elemento admitía inverso multiplicativo y fue necesario ampliar el conjunto Z al conjunto Q. En el conjunto

ℜ(x) estamos ante una situación semejante y por lo tanto construiremos el conjunto de las expresiones racionales polinómicas.

Definición: Si A(x) y B(x) ∈ℜ(x) y B(x) ≠ 0(x), entonces:

A x

B x

( )

( )

se llama expresión racional polinómica.

Dichas expresiones aparecen por ejemplo al relacionar:

a) Presión y volumen:

p

=

k_v con k una constante. b) Intensidad de iluminación y distancia:

I

k

d

=

2

c) velocidad y tiempo:

v

e

t

=

• Operaciones con expresiones racionales polinómicas.

1- SIMPLIFICACIÓN

Para simplificar la siguiente expresión buscaremos el divisor común máximo (o máximo común divisor) de las dos expresiones polinómicas.

Para calcular el d.c.m. entre dos expresiones, se puede proceder así:

Primero las dividimos entre ellas

x

x

x

x

x

x

3 2 3 2

6

12

5

8

4

+

+

+

+

+

8

+

x3 _{+ 6 x}2 _{+ 12 x + 8 |x}3 _{+ 5 x}2 + 8 x + 4 + 1 - x3 - 5 x2 - 8 x - 4 x2 + 4 x + 4

Después dividimos el divisor con el resto de la división anterior hasta llegar a un resto igual a cero Operaciones con Números Reales – Facultad de Ingeniería – Ingreso 2010 ( 29 )

x3 _{+ 5 x}2 + 8 x + 4 |x2 _{+ 4 x + 4 → Este será el d.c.m.} - x3 _{- 4 x}2 _{- 4 x x + 1} x2 _{+ 4 x + 4} - x2 _{- 4 x - 4} 0 Entonces el d.c.m. de x3 _{+ 6 x}2 _{+ 12 x + 8 y x}3 _{+ 5 x}2 + 8 x + 4 es x2 + 4 x + 4 Luego, como ( x3 _{+ 6 x}2 + 12 x + 8 ) : ( x2 _{+ 4 x + 4 ) = x + 2} ( x3 + 5 x2 + 8 x + 4 ) : ( x2 _{+ 4 x + 4 ) = x + 1} Tendremos que: x3 _{+ 6 x}2 _{+ 12 x + 8 - ( x}2 + 4 x + 4 ). ( x + 2 ) - x + 2 x3 _{+ 5 x}2 + 8 x + 4 ( x2 _{+ 4 x + 4 ). ( x + 1 ) x + 1}

La fracción obtenida es equivalente a la dada para todo valor de x que no anule el factor cancelado porque ello equivaldría a dividir por cero .

En este caso para todo x ≠ -2 ya que x2 + 4 x + 4 se anula para dicho valor.

Este procedimiento permite resolver el problema de la simplificación, pero en la práctica cuando aparecen polinomios más sencillos aplicaremos los casos de factoreo.

Por ejemplo:

(

)

(

)

(

(

)(

)(

)

)

(

(

) (

)

)

2x

8x

x

4x

4

2x x

4

x

2

2x x

2 x

2

x

2 x

2

2x x

2

x

2

x / x

2

3 2 2 2

−

−

+

=

−

−

=

+

−

−

−

=

+

−

∀

≠

2- ADICIÓN Si

A

B

y

C

D

son expresiones racionales, se define la suma como:

A

B

C

D

A D

B C

B D

+

=

.

+

.

.

Así por ejemplo:

(

)(

)

(

)

(

)(

)

x 1

2x 1

3x

x

2

x 1 x

2

3x 2x 1

2x 1 x

2

7x

6x

2

2x

5x

2

2 2

+

+

+

+

=

+

+

+

+

+

+

=

+

+

+

+

Conviene en algunos casos calcular el Mínimo Común Múltiplo de B y D.

3- MÚLTIPLO COMÚN MÍNIMO o MÍNIMO COMÚN MÚLTIPLO

El Mínimo Común Múltiplo (m.c.m) de dos números ó de dos expresiones algebraicas A y B se denota m.c.m.(A,B) y es igual a:

m.c.m.( A, B ) =

A B

d c m A B

.

. . .( , )

Por ejemplo vamos a hallar el m.c.m.( A , B ), siendo:

A = x2 _{+ 6x + 9 ; B = x}2 - 9 Buscamos el d.c.m. (A,B) x2_{+ 6x + 9 | x}2 _{- 9} + 1 -x2 _{+ 9} 6x + 18

Ahora dividimos el divisor por el resto x 2 _{+ 0x - 9 |6x + 18} - x2 _{- 3x}

1

6

1

2

x

−

- 3x - 9 3x + 9 0

d.c.m. (A,B) = 6x + 18 ó 6(x + 3) entonces el m.c.m (A,B) será:

m.c.m.(A,B) =

(

)(

)

(

) (

)(

)

(

)

(

) (

x

6x

9 x

9

6x 18

x

3

x

3 x

3

6 x

3

1

6

x

3

x

3

2 2 2 2

+

+

−

+

=

+

−

+

+

=

+

−

)

prescindiendo del factor numérico, que siempre es posible sacar, nos queda:

m.c.m. (A,B) = (x +3)2 . (x - 3)

Nota: En virtud de la propiedad asociativa, para hallar el m.c.m.(A,B,C) hallamos m.c.m.(A,B) = M1 y luego m.c.m.(M1,C) = M, o bien m.c.m.(B,C) = M2 y m.c.m.(M2,A) = M.

4- MULTIPLICACIÓN

En el conjunto de las expresiones racionales polinómicas se define como producto entre

A

B

y

C

D

a la expresión:

A

B

C

D

A C

B D

=

.

.

Así por ejemplo:

2

1

3

5

2

10

5

6

2 2

x

x

x

x

x

x

x

x

−

+

−

=

−

+ −

5- DIVISIÓN

Así como para dividir

a

b

y

c

d

(con

c

d

≠

0) multiplicamos a

a

b

por el inverso multiplicativo de

c

d

, en el conjunto de las expresiones racionales polinómicas

a

b

:

c

d

=

a

b

.

d

c

(siendo

c

d

≠

0) Por ejemplo:

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

+

−

+

=

+

−

⋅

+

=

+

−

+

+

1

7

3

1

7

3

4

2

2 2

:

1

Actividades

Ejercicio N° 1

Indicar cuáles de los siguientes números racionales son iguales:

27 a 3 ; 9 a ; 90 a ab ; a ; 0 ; 8 14 ; 15 21 ; 5 , 7 ; 9 4 1 ; 2 1 ; 4 7 ; 5 , 0 ; 40 , 1 ; 4 , 1 ; 2 1 ; 5 7 − − − − − Ejercicio N° 2

a. Complete el siguiente cuadro:

Naturales

Enteros

... ...

Fraccionarios Reales Irracionales

b. Tache los números que no correspondan a la clasificación:

Naturales: 0 ; -1 ; 4 1 _{; -0,8 ; 2 ; 2 ; 1,131133111...} Enteros: -4 ; 2 5 ; 0 ; π ; -0,2 ; 4 7 ; 2,6 ; -1,5 . Racionales: -4 ; 2 5 _{; 0 ; 2,23 ; 1, 8 ;} 5 − ; π ; 2 ; -1,5 Irracionales: 4 ; 3 1 − ; 2,8 ; π ; 7,2 ; 7,212200148.... ; 2 2 ; ₋3_{5 ; −2 2} Ejercicio N° 3

La multiplicación tiene las mismas propiedades que las enumeradas para la suma. Traducir al lenguaje coloquial las propiedades de la multiplicación.

Ejercicio N° 4

Proponga ejemplos mostrando que no se cumplen las propiedades asociativa y conmutativa en la resta y en la división.

( 34 ) Operaciones con Números Reales – Facultad de Ingeniería – Ingreso 2010

Ejercicio N° 5

Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas. En este último caso justificar las respuestas proponiendo un contra ejemplo.

a. a . 0 = 0 b. (-a) . (-b) = - (a.b) c) a + ( -b + c) = a - b + c d. a : ( b + c) = (a : b) + (a : c) , siendo b+c ≠ 0 ; b ≠ 0 y c ≠ 0 e. a - ( b + c) = a - b + c f. ( b + c) : a = (b : a) + (c : a) con a ≠ 0 g. Si a = -2 y b = 0 entonces a : b = 0

h. el cociente entre un número y su opuesto es igual a -1. i. a ∈ R , a : a-1 _{= 1}

j. a ∈ R , ( a-1₎-1 _{= a} k. a . ( -b) = a . b

l. a . ( b -c) = a . b - a . c

ll. la ecuación 2 x = 1 tiene solución en Z m. - ( - a ) = a

Ejercicio N° 6

a. Dar contraejemplos mostrando que: 1) la potenciación no es conmutativa 2) la potenciación no es asociativa b. Demostrar que: 1) ( a + b)2 _{= a}2 _{+ 2 ab + b}2 2) ( a + b)3 _{= a}3 _{+ 3 a}2_{b + 3 ab}2 _{+ b}3 3) (- a - b)2 _{= ( a + b )}2 Ejercicio N° 7

En los siguientes cálculos se han cometido errores al aplicar las propiedades. Se propone indicar cuáles son y corregirlos:

1) ( 22 _{. 2}-3 _{. 2}5₎2 _{= ( 2}4₎2 _{= 2}16

2) ( 52₎4 _{: ( 5}-3₎2 _{= 5}8 _{: 5}-6 _{= 1}14 _{= 1}

3) ( 74 _{. ( 7}2₎6 _)/(79₎2 _{= (7} 4 ₇12_{)/ 7}18 _{= 7}-2 _{= (-7)}2 _{= 49}

Ejercicio N° 8

Aplicando las propiedades de la potenciación demostrar que:

1) (a + 2)2 _{- (a - 2)}2 _{- 4(2a + 1) = - 4}

2) (3 . 3n+1 _{+ 3} n+2₎3 _{: (3} n+2₎3 _{= 8}

3) (10 . 2n+1₎3 _{: (2} n+1₎3 _{= 1000}

4) 22-n _{. (2 . 2}n+1 _{+ 2}n+2_{) = 32}

Ejercicio N° 9

Proponga contraejemplos mostrando que la radicación no es conmutativa y no es distributiva respecto de la suma y la resta.

Ejercicio N° 10

Lea atentamente el siguiente planteo. En el se deslizó un error. Encuéntrelo:

( )

( )(

)

( )(

) ( )

( )

2 7 2 25 10 6 2 25 10 6 4 5 8 100 216 5 4 8 25 4 27 8 1 5 1 2 25 4 27 8 2 3 2 3 2 3 3 3 = = − + = = ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛₋ + + = = ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − + + = = ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛₋ − + − − + − − = = ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ₋ − + − − + − − − − Ejercicio N° 11 Calcular: a. = ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ₋ ⋅ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ₋ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ₋ ⋅ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ₋ 2 2 2 3 2 1 3 1 4 3 3 2 2 3 1 b.

( )

= − ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ₋ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − ⋅ − 2 2 2 2 3 2 : 1 3 1 4 3 3 2 2 3 1

c.

(

)

= − − − − + ⋅ 3 1 2 1 1 2 3 : 5 1 32 2 2 3 d.

(

)

_⎟⎟ = ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ _{− −} + − −2 2 4 1 3 1 1 : 2 1 4 2 e. + + − − + + − = − − 3 5 2 3 1 3 32 8 6 1 9 1 2 9 1 Ejercicio N° 12 Calcular: a)

4

−

8

−

3

8

=

b)

5

5

3

2

3

4

.

−

.

=

c)

(

1

5

)

20

2

+

−

=

d)

3. 3

−

(

2

+

a . 3

)

+

a 3

=

e)

2

.

3

2

−

5

32

=

f)

3

−

5 243

4

+

6

81

=

g) ⎟⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛

₊

−

4 4 4

81

1

3

48

h)

a a

4

+

2 a

4 5

=

Ejercicio N° 13 a) Calcular: 1)

16

0 25, 2)

16

−0 25, 3)

2 2

2

1 3 1 6

.

:

⎛

⎝

⎜

⎞

⎠

⎟

4) 5 1 5 5 3 1 3 2 − ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ⋅ 5) 2 2 1 2 1 3 3 _⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − − 6) ( )

3

5

1 2 1 3 1 2

⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟

⎡

⎣

⎢

⎢

⎤

⎦

⎥

⎥

− − . .

b) Exprese como potencia de exponentes fraccionario y calcule: 1)

3

4

27

.

2)

(

2

2

)

8

4 5

.

3)

5

3

125

27

3

.

.

4)

a. a

a

3 c) Mostrar que:

a

b

a

b

a

b

1 2 1 2 1 2 1 2

−

−

=

+

Ejercicio N° 14

Racionalizar los denominadores de las siguientes expresiones:

a)

1

2

3 b)

5

9

5 c)

x

x

−

−

1

1 d)

2

5

2

5

+

−

e)

3

2

2

−

f)

1

x

+

y

_g)

1

x

+

y

_h)

2

3

−

2

Ejercicio N° 15

a) Exprese paso a paso las propiedades aplicadas en la resolución de la ecuación:

( x2 _{-1 ) . ( x + 3 ) = 0}

b) Resolver las siguientes ecuaciones en R:

1) x ( x2 _{- 4 ) = 0}

2) ( x2 _{- 2 ) . ( x}2 _{-9 ) = 0}

3) x ( x2 _{-5 ) . ( x}3 _{+ 1 ) =0}

Ejercicio N° 16

Obtener mediante la Regla de Ruffini el cociente y el resto de la división entre A(x) y B(x) en :

1) A(x) = 3x5 _{- 2x}2 _{+ 3 ; B(x) = x - 1}

2) A(x) = -2x + x3 _{-5 ; B(x) = x + 2} 1

3) A(x) = ax3 _{+ a}4 _{; B(x) = x - 2} 1

4) A(x) = (x3 _{+ 1)}2 _{; B(x) = x - 2} 1

5) A(x) = (x + a - 1)2 _{- a}2 _{+ 2a ; B(x) = x - a}

6) A(x) = (x - 1)2 _{+ (- x +2) . (x}2 _{- x + 3) ; B(x) = x + 1}

Ejercicio N° 17

Resolver aplicando la regla de Ruffini, y recordar que: si se multiplica al dividendo y al divisor por un mismo número distinto de cero, el cociente no varía, pero el resto queda multiplicado por dicho número.

1) A(x) = x3 _{- 2x +1 ; B(x) = - x + 2}

2) A(x) = 6x3 _{- 2x}2 _{+ 8x - 4 ; B(x) = 2x - 1}

3) A(x) = 3x2 _{- 6x + 8 ; B(x) = 3x - 6}

Ejercicio N° 18

Investigar si P(x) es divisible por Q(x).

1) P(x) = x2 _{- 5x + 4 ; Q(x) = x - 1}

2) P(x) = x4 _{- 2x}3 _{+ x}2 _{- 5x + 1 ; Q(x) = x}3 _{+ x}2 _{+ x + 1}

3) P(x) = x5 _{- 32 ; Q(x) = x}4 _{+ 2x}3 _{+ 4x}2 _{+ 8x + 16}

Ejercicio N° 19

Hallar "m" para que B(x) sea divisor de A(x).

1) A(x) = x3 _{+ mx}2 _{+ mx + 4 ; B(x) = x - 1}

2) A(x) = mx4 _{- x}3 _{+ mx}2 _{- x + m ; B(x) = x - 2} 1

Ejercicio N° 20

Factorizar en factores primos en ℜ[x] los siguientes polinomios. a) A(x) = x5 _{- x}

( 38 ) Operaciones con Números Reales – Facultad de Ingeniería – Ingreso 2010

c) C(x) = 64x3 _{- 1} d) D(x) = x 5 1 x 5 2 x 5 1 5 ₋ 3 ₊ e) E(x)=

3

2

9

2

9

2

3

2

4 3 2

x

−

x

+

x

−

x

f) F(x) = 2x3 _{- 4x} g) G(x) = ax4 _{+ 4ax}2 _{+ 4a + b(x}2 _{+ 2)}2 h) H(x) =

1

25

x

x

2

−

4 i) I(x) = x5 _{+ x}3 _{+ x}2 _{+ 1} j) J(x) = x5 _{- x}3 _{- x}2 _{+ 1} Ejercicio N° 21

Resolver las siguientes ecuaciones descomponiendo en factores primos en ℜ[x] los primeros miembros de la igualdad:

1) 25x2 _{- 1 = 0}

2) x3 _{+ 10x}2 _{+ 25x = 0}

3) x3 _{+ x}2 _{- 6x - 6 = 0}

4) x2 _{+ 2x - 5 = 0 (sugerencia: puede escribirse como x}2_+2x+1-6=0)

5) x4 _{+ x}3 _-9x2 _{- 9x = 0} Ejercicio N° 22 Simplificar: a)

3x

6

x

2

4x

4

−

−

+

b)

x

9

x

27

2 3

−

+

c)

x

6x

12x

8

x

7x

18x

20x

8

3 2 4 3 2

+

+

+

+

+

+

+

d)

x

x

6

x

3x

2

2 2

− −

+

+

e)

x

x

x

2x

x

3 3 2

−

+

+

Ejercicio N° 23 Efectuar: a)

5x

2

x

1

2x

3

x

1

+

−

−

−

+

b)

4x

2x

3

1

2x

x

1

+

−

−

+

Ejercicio N° 24 Efectuar: a)

x

4x

4

2x

.

6x

12

x

6x

12x

8

2 3 2

−

+

−

−

+

−

_b)

7

5

5

2

1

1

3 2 2

x

x

x

x

x

x

x

x

+

−

+

−

+

−

.

.

Ejercicio N° 25

Resuelva las siguientes operaciones:

a)

x

x

x

+

−

+

−

2

1

1

1

2 b)

1

1

2

2

4

+

4

+

+

+

+

x

x

x

x

c)

3

5

2

1

3

1

2 2

x

x

x

x

x

x

−

−

−

+

−

−

d)

5

1

3

1

2

2

x

+

+

x

+

+

e)

(

)

(

)

4

4

2

5

4

2

2

4

2

3 2

x

x

x

x

−

+

−

+

−

Ejercicio N° 26 Resolver: a. 3 x 16 x : 9 x 4 x 4 2 2 + − − − b. x 1 : 1 x 2 x x 2 _{+ +} c. x 1 x 1 x 2 x 1 2 ₋ ⋅ + +

Funciones – Facultad de Ingeniería – Ingreso 2010 ( 41 )

Funciones

02

• Introducción.

• ¿Qué es una relación?

• ¿Qué es una función?

• Clasificación de funciones.

• Funciones Numéricas.

• Representación de las Funciones Numéricas.

• Buscando hacer una síntesis del tema.

• Actividades. La elección de esta temática, FUNCIONES, se basa, entre otras

razones, en que comprender este tema nos permite cultivar nuestra capacidad para establecer e interpretar relaciones.

Porque está involucrado con nuestra cotidianeidad mucho más de lo que podamos darnos cuenta, porque nos permite una lectura más amplia de nuestro mundo vinculando el conocimiento matemático con lo concreto, alejándonos del pensamiento (a menudo prejuicioso) que la matemática es sólo una ciencia abstracta.

Durante el desarrollo del tema las consignas de interpretación no están acabadas. Quisimos dejar lugar para que participen, creen, se expresen, hagan y digan, es decir se involucren.

Buscando la manera de empezar este tema nos pusimos a pensar que sin darnos cuenta, estamos rodeados de funciones. La vida

es un conjunto de relaciones, muchas de las cuales pueden

I

NTRODUCCIÓN

⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯

Tratemos de recordar situaciones de nuestra vida que puedan ser funciones.

“De pronto, un día..., María se acercó despacio al oído de Alejandra para decirle quién sabe qué, tal vez un rumor.

Si Alejandra contara ese rumor y a su vez estas personas lo volvieran a contar, entonces...¿El número de personas expuestas al rumor será función del tiempo?”.

Al tiempo, revisando bibliografía encontramos respuesta a la pregunta anterior, aquí le mostramos el gráfico que vimos:

Número de personas expuestas a un rumor

Días

Este hallazgo nos puso muy contentos, habíamos confirmado lo que pensábamos: el número de personas expuestas a un rumor es función del tiempo.

Nos preguntábamos si diferentes relaciones de nuestra vida cotidiana que hemos repetido, escuchado o leído, son funciones. Por ejemplo:

(a) “El consumo de energía en una planta es función de la producción”. (b) “El precio de venta es función de la demanda”.

(c) “El sueldo cobrado por mes es función de la cantidad de días no trabajados”. (d) “Las toneladas producidas son función de los meses del año”.

(e) “El producto es función de los componentes de la leche”.

(f) “La concentración de grasa es función del tipo de leche elaborada”.

Vemos que la palabra función forma parte de nuestras expresiones cotidianas, indicando relación o dependencia, y es usada indistintamente. En matemática sin embargo el concepto de relación y el de función tienen significados diferentes, aunque estén estrechamente vinculados. Para entender estos conceptos adecuadamente comenzaremos presentando el concepto matemático de relación.

¿Q

UÉ ES UNA RELACIÓN

?

⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯

Del mismo modo que la idea de número surge de la necesidad de contar elementos de un conjunto, la idea de función surge de la necesidad de relacionar elementos de dos conjuntos.

Supongamos que formamos parte de una empresa. La empresa “La vaca loca” S.A. se dedica a la fabricación de productos lácteos y está organizada de la siguiente forma:

Gerencia

General

Sección

Producción

Sección

Comercialización

Sección

Relaciones Públicas y Marketing

Sección

Administración y finanzas

División

Fabricación

División

Mantenimiento

División

Control de Calidad

División

Abastecimiento

División

Ventas

División

Tesorería y Contaduría

A partir del diagrama anterior podemos armar los conjuntos:

A={Secciones} B={Divisiones}

Vinculemos los elementos del conjunto A y B, mediante la expresión "formada por las divisiones", la cual a cada sección de la planta le hace corresponder sus divisiones.

Ejemplo 1:

Tenemos los siguientes datos,

A = {Sección producción, Sección relaciones públicas y marketing, Sección comercialización, Sección

administración y finanzas}

B = {División fabricación, División mantenimiento, División control de calidad, División

abastecimiento, División ventas, División contaduría y tesorería}

Podemos graficar esta relación:

Producción

Comercialización

Relaciones Públicas y Marketing

Administración y Finanzas

Fabricación

Mantenimiento

Control de Calidad

Abastecimiento

Tesorería y Contaduría

Ventas

Esta gráfica se llama diagrama sagital, donde se especifican los elementos del primer y segundo conjunto. Los elementos relacionados se muestran mediante flechas que parten desde elementos del primer conjunto a elementos del segundo conjunto.

Como las flechas parten del conjunto A y llegan al conjunto B, estos conjuntos se llaman partida y

llegada de la relación respectivamente.

Observemos que pueden existir elementos del conjunto A que no están relacionados con ningún elemento de B. Entonces el conjunto de los elementos de la partida que están asociados con alguno de la llegada puede estar estrictamente incluido en la partida o ser todo el conjunto de partida. Este subconjunto se denomina dominio de la relación y lo denotaremos Dom(R).

Formalmente, esto puede expresarse de la siguiente manera: Dom (R) ⊆ A, el símbolo ⊆ se lee: "está incluido o es igual"

Observando el diagrama sagital de la relación, el dominio está constituido por todos los elementos que son partida de alguna flecha.

Así como hemos agrupado los elementos que son partida de alguna flecha, agrupamos los elementos que son llegada o punta de alguna flecha en el conjunto B para formar el subconjunto de la llegada llamado imagen de la relación. Así:

Dominio = {Sección producción, Sección comercialización, Sección administración y finanzas} Imagen = {División fabricación, División mantenimiento, División control de calidad, División abastecimiento, División ventas, División contaduría y tesorería}

Formalizando:

Definición

Una relación R de A en B hace corresponder a elementos del primer conjunto, elementos el segundo conjunto.

El primer conjunto, A, se llama partida y el segundo conjunto, B, se llama llegada. Asociados a la relación tenemos otros dos subconjuntos:

El dominio de la relación, Dom(R), es un subconjunto de A, y la imagen de la relación Img(R), es un subconjunto de B.

Pensando que una relación es un conjunto de pares ordenados (a;b) donde el elemento “a” pertenece al conjunto A y “b” es el elemento que pertenece al conjunto B y está relacionado con “a”, en el ejemplo 1 tenemos los siguientes pares ordenados: (Sección producción ; División fabricación), (Sección producción ; División mantenimiento), (Sección producción ; División control de calidad), (Sección producción ; División abastecimiento), (Sección comercialización ; División ventas) y (Sección administración y finanzas ; División contaduría y tesorería).