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Expresiones algebraicasExpresiones algebraicas
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  1. 1 República Bolivariana De Venezuela Ministerio del Poder Popular Para La Educación "Universidad Politécnica Territorial Andrés Eloy Blanco" Barquisimeto, Edo – Lara Maybell Moreno 27.025.877
  2. 2 Expresiones Algebraicas: Una expresión algebraica es una combinación de letras o letras y números unidos por medio de las operaciones: suma, resta, multiplicación, división, potenciación o radicación, de manera finita. Usualmente las primeras letras de nuestro alfabeto: a, b, c, d, etc. si no se dice otra cosa, representan valores fijos en la expresión. Estas letras también se pueden llamar parámetros. Las últimas letras de nuestro alfabeto: x, y, z, u otros símbolos, representan variables que pueden tomar valores dentro de un subconjunto de números reales. Simplificación de Expresiones (En una variable) Simplificar una expresión algebraica, consiste en escribirla como otra expresión algebraica equivalente, más simple. Para obtener la forma más simple equivalente de una expresión algebraica, se toma cada uno de los términos y en lo posible escribirlos de tal manera que sean semejantes (sus partes literales iguales), para luego aplicarles las operaciones indicadas en la expresión algebraica original. Al simplificar una expresión algebraica se deben tener en cuenta las reglas de los números como también las reglas de la potenciación y de la radicación. Simplifique con un sólo término la expresión algebraica: Solución: Propiedades de las potencias Suma de términos semejantes La expresión , es la simplificación con un solo termino de La restricción , nos garantiza que el denominador no puede ser cero (0). Ejemplo 2 Simplifique con un sólo término la expresión algebraica √ ⁄ √ solucion:
  3. 3 √ ⁄ √ √ √ √ √ Equivalencia de los exponentes racionales y racionalización √ √ √ √ Suma de términos semejantes La expresión obtenida, es la simplificación con un sólo término de: √ ⁄ √ √ La restricción b > 0 garantiza que la expresión √b es un número real y diferente de cero (porque √b es un denominador de la expresión original). Simplificación de Expresiones (En dos o más Variables) Simplifique con un sólo término la expresión algebraica a (-3b) -2ab. Solución: a(-3b) – 2ab = -3ab + -2ab Multiplicación entre dos expresiones = -5ab Suma de expresiones La expresión es la simplificación con un sólo término de la expresión a (-3b) -2ab, para todo valor de a y b. Ejemplo 2 Simplifique con un sólo término la expresión algebraica La expresión es la simplificación con un sólo término de la expresión dada. La restricción pq ≠ 0 es porque el denominador (pq)2 , no puede ser cero. Polinomio Un polinomio de grado n en la variable x, es de la forma: dónde: y se les llama coeficientes del polinomio y n es un número entero no negativo. El dominio de un polinomio son todos los números reales. Cada término de un polinomio en una variable es de la forma axn y tiene grado n.
  4. 4 Cada término de un polinomio en dos variables, es de la forma axn ym con n y m enteros no negativos y tiene grado n + m. Cada término de un polinomio en tres o más variables se define en forma similar. Ejemplos Las siguientes expresiones algebraicas, son polinomios: Son polinomios en una variable con coeficientes reales. Se observa además que todos los exponentes son números enteros no negativos. Las siguientes expresiones algebraicas NO son polinomios: √ √ √ √ ⁄ NO es un polinomio, porque el exponente de la variable x no es un número natural. √ NO es polinomio, porque la variable x en uno de los términos tiene un exponente negativo. Valor Numérico de una Expresión Para hallar el valor numérico de una expresión algebraica, se reemplaza el valor dado de la(s) letra(s) y se realizan las operaciones indicadas en la expresión, ahora, entre números, El valor obtenido, es el valor numérico de la expresión dada. Ejemplo 1 Evalúe la expresión para x = -1. Luego el valor numérico de la expresión para x = -1 , es 1. Ejemplo 2 Evalúe la expresión (1 - √x)(1 + √x) para x = 2. Solución: (1-√x) (1+√x) = (1-√2) (1+√2) Al reemplazar x=2
  5. 5 =1.(1+√2) – √2.(1+√2) propiedades distributiva de la multiplicación respecto de la suma de numero reales =1+√2-√2-(√2) 2 propiedades distributiva de la multiplicación respecto de la suma de numero reales =1-(√2) 2 suma de números reales =1-2 definición de potenciación =-1 suma de números reales El valor numérico de la expresión dada es -1. Suma, Resta, Multiplicación y división Suma y resta: para sumar o restar monomios deben ser semejantes. Se suman o restan los coeficientes de cada monomio como resultado de sacar como factor común la parte literal. Por ejemplo:  6 x2 + 3 x2 = 9 x2  (-3 x4 )-(-2 x4 ) = -3 x4 + 2 x4 = - x4 Producto: para multiplicar dos monomios se multiplican los coeficientes entre sí y se suman los grados (no es necesario que sean semejantes):  6 x2 · 3 x5 = 18 x7  2 x · 4 x5 = 8 x1+5 = 8 x6  2 x3 (-3 x4 ) = - 6 x7 Cociente: para dividir dos monomios se dividen los coeficientes entre sí y se restan los grados (el resultado puede que no sea un monomio):  6 x7 : 3 x5 = 2 x7-5 = 2 x2  8 x7 : (-2 x) = -4 x7-1 = -4 x6 Potencia: la potencia de un monomio se obtiene elevando el coeficiente al exponente y multiplicando el grado del monomio por el exponente de la potencia:  (2 x2 )3 = 23 x2·3 = 8 x6  (-2 x2 )3 =(- 2)3 x2·3 =-8 x6 Al igual que con los monomios, se puede operar con polinomios de forma muy parecida. Suma y resta: para sumar o restar dos polinomios se suman o restan entre sí los coeficientes de los monomios semejantes:
  6. 6 Producto: para multiplicar dos polinomios se multiplican todos y cada uno de los monomios del primero por todos y cada uno de los monomios del segundo, agrupando a continuación los monomios semejantes: El producto también se puede realizar aplicando la multiplicación término a término y luego simplificando los términos del mismo grado: (2x +3)(2x-4) = 4x2 -8x + 6x - 12 = 4x2 -2x - 12 (2x-3)(x2 -2)= 2x3 -4x-3x2 +6 = 2x3 - 3x2 - 4x + 6 Cociente: para dividir dos polinomios, el grado del dividendo debe ser mayor o igual que el grado del divisor. Colocamos el polinomio dividendo completo; de forma que si falta algún término, se coloca un 0 en su lugar. Se dividen los términos principales de ambos polinomios, obteniéndose el primer monomio del cociente. Se multiplica ese monomio por el divisor y se resta del dividendo, con lo que el grado del dividendo disminuye. Se repite el proceso mientras que el grado del dividendo sea mayor o igual que el del divisor. Al final, obtenemos el polinomio cociente y el resto, que deberá tener grado menor que el divisor. Multiplicación de fracciones algebraicas: Las fracciones algebraicas son multiplicadas de la misma manera que las fracciones son multiplicadas en aritmética. Veamos el ejemplo aritmético: Que puede ser simplificado a Aquí multiplicamos los numeradores para obtener el numerador del producto. Multiplicamos los denominadores para obtener el denominador del producto. Con frecuencia podemos simplificar la multiplicación cambiando los términos de las fracciones a forma de factorización y luego cancelando factores iguales antes de multiplicar. Cancelamos (dividimos) como sigue: Aquí hemos dividido el 15 en el numerador y el 25 en el denominador por 5. Hemos dividido el 7 del denominador por 7 y el 14 del numerador por 7. Multiplicando los factores resultantes en el numerador y multiplicando los factores resultantes en el denominador, obtenemos nuestra respuesta, 6/5.
  7. 7 Estudiemos dos ejemplos algebraicos. Ejemplos ilustrativos: Multiplicación de fracciones 1- Multiplicar: Solución. Dado Multiplicando numerador por numerador y denominador por denominador, obtenemos: Que es la respuesta. 2- Multiplicar Solución. Dado : Recíprocos: El recíproco de una cantidad es el resultado obtenido de dividir el número 1 por dicha cantidad. Por ejemplo, el recíproco de 2 es ½; el recíproco de 3x es ; el recíproco de a + b es ¿Cuál sería el recíproco de 2/3? De acuerdo con nuestra definición, sería ahora; Significa Así, el recíproco de 2/3 es 3/2. Observe que podemos obtener la respuesta simplemente invirtiendo 2/3. De forma similar, el recíproco de x/y es y/x; el recíproco de 1/5 es 5/1 o sea 5. División de fracciones. El procedimiento para dividir una fracción por otra en álgebra es similar al método que usamos en aritmética. Invertimos el divisor y después procedemos como en la multiplicación. En aritmética; Para dividir una fracción por otra: invierta la fracción por lo cual está dividiendo y luego prosiga con la multiplicación Fracciones algebraicas. Mínimo común denominador. En aritmética aprendimos que podemos agregar solo cantidades similares. Podemos agregar dólares solo a dólares, años solo a años y minutos solo a minutos. No podemos agregar Factorizando, obtenemos: Por cancelación (división) de factores comunes, obtenemos: 1/3
  8. 8 minutos a horas hasta que los hayamos cambiado al mismo tipo de unidades, por ejemplo, minutos. No podemos agregar centavos a dólares hasta que los hayamos cambiado a los mismos a los mismos tipos de unidades, por ejemplo, centavos. Del mismo modo, no podemos agregar tercios y quintos hasta que los cambiemos en el mismo tipo de unidades, por ejemplo, quintos. O sea, para sumar 2/3 y 3/5, cambiamos 2/3 a 10/15 y cambiamos 3/5 a 9/15. Después, los sumamos para obtener 19/15. Así: Podríamos haber cambiado 2/3 y 3/5 a las fracciones equivalentes con denominador 30 o cualquier otro denominador divisible tanto por 3 como por 5. Por ejemplo, podríamos haber cambiado estas fracciones por treintavos, cuarentaicinoavos, o sesentavos. Cada uno de estos posibles denominadores, 15, 30, 45, 60 es llamado común denominador. El denominado común más chico (en este caso el 15), es llamado mínimo común denominador (abreviado m.c.m.). Al sumar fracciones cuyos denominadores no son similares, debemos primero cambiar todas las fracciones a fracciones equivalentes que tengan el mismo denominador. Podemos simplificar nuestro trabajo usando como común denominador el mínimo común denominador. Antes de profundizar más el tema de la adición de fracciones con distinto denominador, consideremos cómo cambiamos tales fracciones a fracciones equivalentes con igual denominador. Las fracciones en la historia. Cambiar los respectivos numeradores y los denominadores de las fracciones para que las mismas pudieran sumarse o restarse fue una operación difícil para los matemáticos durante siglos. Los babilonios quisieron expresar sus fracciones con 60 como denominador y los romanos trataron de hacer lo mismo con 12 como denominador. Aunque Euclides de Alejandría (alrededor de 300 a.C.) supo cómo encontrar el mínimo común denominador de dos o más fracciones, sin embargo, no fue hasta siglos más tarde que Occidente, siguiendo las instrucciones de los árabes, adoptó nuestros métodos actuales para encontrar el más bajo denominador común de fracciones. EJEMPLOS ILUSTRATIVOS : Cambio de las fracciones a fracciones equivalentes cuyos denominadores son mínimo común denominador. 1. Cambiar a fracciones equivalentes con el mínimo común denominador (m.c.m.) como denominador en cada fracción para 5/8; 2/3; 1/4 Solución. Como 24 es el número más pequeño en el que se pueden dividir por 8, 3 y 4, 24 es el mínimo común denominador. Por lo tanto, convertimos cada fracción en veinticuatroavos. Dividimos 24 por 8 y obtenemos 3. Luego multiplicamos el numerador y el denominador de la primera fracción por 3 y obtenemos 15/24. De manera similar, dividimos 24 por 3 y obtenemos 8. Luego multiplicamos cada miembro de la segunda fracción por 8 y obtenemos 16/24. De manera similar, dividimos 24 por 4 y obtenemos 6. Luego multiplicamos cada miembro de la tercera fracción por 6 y obtenemos 6/24. Así :
  9. 9 Dadas las fracciones , Fracciones equivalentes, el denominador de cada una es el minimo comun denominador 2. Cambio a fracciones equivalentes con el mínimo común denominador en cada fracción: Solución. 24 es el menor número que contiene a 6,8 y 4 como factores; a3 es la menor cantidad con contiene a a2 , a y a3 ; y b4 es la menor cantidad que contiene a b3 , b4 y b. Por lo tanto, el mínimo común denominador es 24a3 b4 . Dividimos 24a3 b4 por 6a2 b3 y obtenemos 4ab, y luego multiplicamos el numerador y el denominador de la primera fracción por 4ab y obtenemos Dividimos 24a3 b4 por 8ab4 y obtenernos 3a2 , y luego multiplicamos cada miembro de la segunda fracción por 3a2 y obtenemos Similarmente, dividimos 24a3 b4 por 4a3 b y obtenemos 6b3 , y luego multiplicamos cada miembro de la tercera fracción por 6b3 y obtenemos Debemos escribir nuestro trabajo como: Productos Notables de Expresiones algebraicas. Los productos notables son operaciones algebraicas, donde se expresan multiplicaciones de polinomios, que no necesitan ser resueltas tradicionalmente, sino que con la ayuda de ciertas reglas se pueden encontrar los resultados de las mismas.es una fórmula que resulta de una factorización, compuesta por polinomios de varios términos como por ejemplo binomios o trinomios, llamados factores. Los factores son la base de una potencia y tienen un exponente. Cuando se multiplican los factores, los exponentes deben ser sumados. Existen varias fórmulas de producto notable, unas son más usadas que otras, dependiendo de los polinomios, y son las siguientes: Binomio al cuadrado: Es la multiplicación de un binomio por sí mismo, expresada en forma de potencia, donde los términos son sumados o restados:
  10. 10 a. Binomio de suma al cuadrado: es igual al cuadrado del primer término, más el doble del producto de los términos, más el cuadrado del segundo término. Se expresa de la siguiente manera: (a + b)2 = (a + b) * (a + b). En la figura siguiente se puede observar cómo se desarrolla el producto según la regla mencionada. El resultado es llamado de trinomio de un cuadrado perfecto. Ejemplo (x + 5)² = x² + 2 (x * 5) + 5² (x + 5)² = x² + 2 (5x) + 25 (x + 5)² = x² + 10x+ 25. b. Binomio de una resta al cuadrado: se aplica la misma regla del binomio de una suma, solo que en este caso el segundo término es negativo. Su fórmula es la siguiente: Producto de binomios conjugados Dos binomios son conjugados cuando los segundos términos de cada uno son de signos diferentes, es decir, el del primero es positivo y el del segundo negativo o viceversa. Se resuelve elevando cada monomio al cuadrado y se restan. Su fórmula es la siguiente: (a + b) * (a – b) En la siguiente figura se desarrolla el producto de dos binomios conjugados, donde se observa que el resultado es una diferencia de cuadrados. Producto de dos binomios con un término común Es uno de los productos notables más complejos y poco utilizados porque se trata de una multiplicación de dos binomios que tienen un término en común. La regla indica lo siguiente:  El cuadrado del término común.  Más la suma los términos que no son comunes y luego multiplicarlos por el término común. Ejemplo: (a – b)2 = [(a) + (- b)]2 (a – b)2 = a2 +2a * (-b) + (-b)2 (a – b)2 = a2 – 2ab + b2 . Ejemplo: (2x – 6)2 = (2x)2 – 2 (2x * 6) + 62 (2x – 6)2 = 4x2 – 2 (12x) + 36 (2x – 6)2 = 4x2 – 24x + 36. Ejemplo (2a + 3b) (2a – 3b) = 4a2 + (-6ab) + (6 ab) + (-9b2) (2a + 3b) (2a – 3b) = 4a2 – 9b2.
  11. 11  Más la suma de la multiplicación de los términos que no son comunes. Se representa en la fórmula: (x + a) * (x + b) y es desarrollada como se muestra en la imagen. El resultado es un trinomio cuadrado no perfecto. (x + 6) * (x + 9) = x2 + (6 + 9) * x + (6 * 9) (x + 6) * (x + 9) = x2 + 15x + 54. Existe la posibilidad de que el segundo término (el término diferente) sea negativo y su fórmula es la siguiente: (x + a) * (x – b). Ejemplo (7x + 4) * (7x – 2) = (7x * 7x) + (4 – 2)* 7x + (4 * -2) (7x + 4) * (7x – 2) = 49x2 + (2)* 7x – 8 (7x + 4) * (7x – 2) = 49x2 + 14x – 8. También puede ser el caso de que ambos términos diferentes sean negativos. Su fórmula será: (x – a) * (x – b). Polinomio al cuadrado En este caso existen más de dos términos y para desarrollarlo, cada uno se eleva al cuadrado y se suman junto con el doble de la multiplicación de un término con otro; su fórmula es: (a + b + c)2 y el resultado de la operación es un trinomio al cuadrado. Ejemplo 1 (3x + 2y + 4z)2 = (3x)2 + (2y)2 + (4z)2 + 2 (6xy + 12xz + 8yz) (3x + 2y + 4z)2 = 9x2 + 4y2 + 16z2 + 12xy +24xz + 16yz. Binomio al cubo
  12. 12 Es un producto notable complejo. Para desarrollarlo se multiplica el binomio por su cuadrado, de la siguiente manera: a. Para el binomio al cubo de una suma:  El cubo del primer término, más el triple del cuadrado del primer término por el segundo.  Más el triple del primer término, por el segundo al cuadrado.  Más el cubo del segundo término. (a + b)3 = (a + b) * (a + b)2 (a + b)3 = (a + b) * (a2 + 2ab + b2 ) (a + b)3 = a3 + 2a2 b + ab2 + ba2 + 2ab2 + b3 (a + b)3 = a3 + 3a2 b + 3ab2 + b3 . b. Para el binomio al cubo de una resta:  El cubo del primer término, menos el triple del cuadrado del primer término por el segundo.  Más el triple del primer término, por el segundo al cuadrado.  Menos el cubo del segundo término. (a – b)3 = (a – b) * (a – b)2 (a – b)3 = (a – b) * (a2 – 2ab + b2 ) (a – b)3 = a3 – 2a2 b + ab2 – ba2 + 2ab2 – b3 (a – b)3 = a3 – 3a2 b + 3ab2 – b3 . Cubo de un trinomio Se desarrolla multiplicándolo por su cuadrado. Es un producto notable muy extenso porque se tienen 3 términos elevados al cubo, más el triple de cada término elevado al cuadrado, multiplicado por cada uno de los términos, más seis veces el producto de los tres términos. Visto de una mejor forma: ( a + b + c)3 = (a + b + c) × (a + b + c)2 ( a + b + c)3 = (a + b + c) × (a2 + b2 + c2 + 2ab + 2ac + 2bc) ( a + b + c)3 = a3 + b3 + c3 + 3a2 b + 3ab2 + 3a2 c + 3ac2 + 3b2 c + 3bc2 + 6abc.
  13. 13 Ejercicios a Resolver: SUMA DE EXPRESIONES ALGEBRAICAS Simplifica: (5x2 + 8x - 3) + (2x2 – 7x + 13x) 5x2 + 8x – 3 + 2x2 – 7x + 13x = 7x2 + 14x – 3 B)- (5h3 – 8h) + (-2h3 – h2 – 2h) 5h3 – 8h – 2h3 – h2 – 2h =3h3 – h2 – 10h RESTA DE EXPRESIONES ALGEBRAICAS Restar Polinomios: Simplifica: (-4x4 + 6x2 + 3) – (5x2 + 3) -4x4 + 6x2 + 3 – 5x2 + 3 = -4x4 + x2 + 6 B)- (-w3 + 8w2 – 3w) – (4w2 + 5w - 7) -w3 + 8w2 - 3w- 4w2 – 5w + 7 = -w3 + 4w2 + 8w + 7 Resta de Polinomios: A)- -2x2 + 4x – 1 de 6x2 + 3x – 9 6x2 + 3x – 9 – (- 2x2 + 4x -1) 6x2 + 3x – 9 + 2x2 - 4x +1 = 8x2 – x – 8 B)- 3x2 + 7x – 4 de 8x2 – 6x + 2 8x2 – 6x + 2 - 3x2 - 7x + 4 = 5x2 + 13x + 6 MULTIPLICACION DE EXPRESIONES ALGEBRAICAS Multiplicar Monomios por Polinomios: -4x2 ×(3x2 + 25x – 7) = (-4x2 ).(3x2 ) + (-4x2 ).(25x) + (-4x2 ).(-7) = 12x4 - 100x3 + 28x2 B)- 4b2 × (b3 - 8) = (4b2 ).(b3 ) + (4b2 ).(-8) = 4b5 – 32b2 Multiplicar Binomios por Polinomios: (10a – 3)× (5a2 + 7a – 1) =10a × (5a2 + 7a – 1) – 3 (5a2 + 7a – 1) =50a3 + 70a2 – 10a – 15a2 – 21a +3 = 50a3 + 55a2 – 31a + 3 B)- (d2 + 3)×(d2 + 2d + 1) D2 ×(d2 + 2d + 1) + 3 ×(d2 + 2d + 1) D4 + 2d3 + d2 + 3d2 + 6d + 3 D4 + 2d3 + 4d2 + 6d + 3 DIVISION DE EXPRESIONES ALGEBRAICAS División de un Monomio entre un Monomio 10y5 entre 2y2 10y5 / 2y2 = 5y3 Un rectángulo tiene un área de 8x2 y una longitud de 4x. Encuentra el ancho del rectángulo usando la fórmula: 8x2 /4x =2x = 2x División de un polinomio entre un monomio: 32x2 +20x-12x3 / 4x (32x2 / 4x) + (20x / 4x) - (12x3 / 4x) =8x+5-3x2 B)- 30f4 – 10f3 + f2 – 20/10f2 30f4 /10f2 - 10f3 / 10f2 + f2 /10f2 – 20/10f2 =3f2 – f +
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