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FACULTAD DE INGENIERÍA - UNSJ Unidad 5: Polinomios UNIDAD 5 – Polinomios....................................................................................................... 96 Introducción ......................................................................................................................... 96 5.1.- Expresiones algebraicas .......................................................................................... 96 5.1.1.- Clasificación de las expresiones algebraicas .................................................... 96 5.2.- Expresiones algebraicas enteras ............................................................................. 97 5.3.- Monomios ................................................................................................................ 97 5.3.1.- Grado de un monomio ...................................................................................... 97 5.3.2.- Monomios semejantes ...................................................................................... 97 5.4.- Polinomios ............................................................................................................... 97 5.4.1.- Funciones polinómicas...................................................................................... 98 5.4.2.- Igualdad de polinomios ..................................................................................... 98 5.4.3.- Valor numérico de un polinomio ........................................................................ 99 5.5.- Operaciones con polinomios.................................................................................... 99 5.5.1.- Suma ................................................................................................................ 99 5.5.2.- Producto de un número real por un polinomio................................................... 99 5.5.3.- Resta .............................................................................................................. 100 5.5.4.- Producto de polinomios................................................................................... 100 5.5.5.- Algunos productos especiales......................................................................... 101 5.5.6.- División de polinomios .................................................................................... 101 5.5.7.- Regla de Ruffini .............................................................................................. 103 5.6.- Teorema del resto.................................................................................................. 104 5.7.- Concepto de raíz de un polinomio.......................................................................... 104 5.8.- Divisibilidad de polinomios ..................................................................................... 104 5.9.- Factorización de polinomios................................................................................... 105 5.9.1.- Factor común.................................................................................................. 105 5.9.2.- Diferencia de cuadrados ................................................................................. 106 5.9.3.- Trinomio cuadrado perfecto ............................................................................ 106 5.10.- Factorización de un polinomio por medio de sus raíces ....................................... 106 5.10.1.- Cálculo de las raíces de un polinomio ........................................................... 107 5.11.- Expresiones algebraicas fraccionarias ................................................................. 108 5.11.1.- Funciones racionales .................................................................................... 108 5.11.2.- Simplificación de fracciones algebraicas ....................................................... 108 5.12.- Operaciones con fracciones algebraicas.............................................................. 109 5.12.1.- Suma y resta de fracciones. .......................................................................... 109 5.12.2.- Producto de fracciones algebraicas............................................................... 110 5.12.3.- División de fracciones algebraicas ................................................................ 110 5.13.- Ecuaciones que involucran fracciones algebraicas ............................................. 110 ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE Nº 5............................................................................ 112 Unidad 5: Polinomios FACULTAD DE INGENIERÍA - UNSJ Curso de Ingreso 96 UNIDAD 5 – Polinomios Introducción Con el álgebra se pasa del número al símbolo, de lo particular a lo general. La gran expresividad del lenguaje algebraico facilita la obtención de relaciones, propiedades y la resolución de problemas. Para trabajar eficazmente en matemática se debe operar convenientemente con expresiones algebraicas de forma tal que se puedan transformar en otras expresiones equivalentes más fáciles de manejar. Además, en Ingeniería, al realizar el modelado matemático de un problema, es frecuente obtener un polinomio. Para encontrar la solución de la situación planteada es necesario conocer las “raíces” de dicho polinomio. 5.1.- Expresiones algebraicas Se llama expresión algebraica a cualquier combinación de números representados por letras o por letras y cifras, vinculados entre sí por las operaciones de suma, resta, multiplicación, división, potenciación y radicación. Son ejemplos de expresiones algebraicas: zxyx ++ 32 3 23 3 y y y +− yx yx − + 3 2 x x 13 +− 25 zyx− En este curso se considerarán expresiones algebraicas en las que intervengan solamente números reales. 5.1.1.- Clasificación de las expresiones algebraicas Expresiones algebraicas Racionales No hay letras afectadas por el signo radical Irracionales Hay por lo menos una letra afectada por el signo radical Ejemplo: 23xx + Fraccionarias Hay por lo menos una letra en el divisor. Ejemplo: 1 32 2 + + x x Enteras No hay letras en el divisor. Ejemplo: 72 2 ++ xyzyx FACULTAD DE INGENIERÍA – UNSJ Unidad 5: Polinomios Curso de Ingreso 97 5.2.- Expresiones algebraicas enteras Se estudiarán ahora expresiones algebraicas enteras. 5.3.- Monomios Los monomios son expresiones algebraicas de un solo término. Ejemplo: yx35 En el monomio yx35 : • el número 5 recibe el nombre de coeficiente, • yx3 constituye la parte literal. 5.3.1.- Grado de un monomio Se llama grado de un monomio a la suma de los exponentes de las letras que aparecen en él. Ejemplo: El monomio zyx 242− es de grado 7 . 5.3.2.- Monomios semejantes Dos o más monomios son semejantes si tienen la misma parte literal. Ejemplo: cb23− y cb25 son monomios semejantes. Los monomios semejantes pueden sumarse o restarse dando por resultado otro monomio semejante a los anteriores. Ejemplo: cbcbcbcb 2222 2)53(53 =+−=+− 5.4.- Polinomios Un polinomio es una suma algebraica de monomios de distinto grado. Ejemplo: 123 24 ++− yxx Observación Durante el desarrollo de este tema nos referiremos a polinomios donde la parte literal está constituida solamente por una variable elevada a cualquier exponente natural. Unidad 5: Polinomios FACULTAD DE INGENIERÍA - UNSJ Curso de Ingreso 98 Los polinomios que se estudiarán en esta Unidad son expresiones algebraicas de la forma 01 2 2 1 1)( axaxaxaxaxP n n n n +++++= − − K donde: • 01 ,,, aaa nn K− son númerosreales llamados coeficientes. • na es el coeficiente principal. • 0a es el término independiente. • x es la variable, también conocida con el nombre de indeterminada. • Los exponentes 0,1,2,,1, K−nn , son números naturales. • n es el grado del polinomio y se indica ( ) nxPgrado =)( . Ejemplos: � 1273)( 235 ++−= xxxxQ es un polinomio de grado 5 , que tiene coeficiente principal 35 =a y el término independiente es 10 =a . � 2)( =xG es un polinomio de grado cero. � 0)( =xS se llama polinomio nulo y no tiene grado. 5.4.1.- Funciones polinómicas Cada polinomio 01 2 2 1 1)( axaxaxaxaxP n n n n +++++= − − K tiene asociada una función polinómica f con dominio y codominio en R , definida por la fórmula 01 2 2 1 1)( axaxaxaxaxf n n n n +++++= − − K . En esta Unidad se hablará indistintamente de polinomios o de funciones polinómicas. En la Unidad 3 se analizaron en particular las funciones polinómicas de grado uno o funciones lineales y las funciones polinómicas de grado dos o funciones cuadráticas. 5.4.2.- Igualdad de polinomios Los polinomios 01 2 2 1 1)( axaxaxaxaxP n n n n +++++= − − K y 01 2 2 1 1)( bxbxbxbxbxQ m m m m +++++= − − K son iguales si: • tienen el mismo grado, es decir mn = • mn ba = , 11 −− = mn ba , ....... , 00 ba = FACULTAD DE INGENIERÍA – UNSJ Unidad 5: Polinomios Curso de Ingreso 99 5.4.3.- Valor numérico de un polinomio Se llama valor numérico de un polinomio )(xP en kx = , al valor que toma el polinomio cuando se reemplaza x por k . Si 01 2 2 1 1)( axaxaxaxaxP n n n n +++++= − − K , entonces el valor de )(xP en kx = es 01 2 2 1 1)( akakakakakP n n n n +++++= − − K . Ejemplo: Sea 1523)( 23 −+−= xxxxQ . El valor de )(xQ en 2−=x es 431)2(5)2(2)2(3)2( 23 −=−−⋅+−⋅−−⋅=−Q 5.5.- Operaciones con polinomios 5.5.1.- Suma La suma de dos polinomios )(xP y )(xQ es el polinomio )()( xQxP + que se obtiene sumando los monomios semejantes que se encuentran en )(xP y )(xQ . Ejemplo: Dados xxxxP +−= 34 52)( y 92)( 23 +−= xxxQ calcular )()( xQxP + . Para sumar polinomios resulta conveniente ordenarlos según potencias decrecientes de x y completar los términos que faltan escribiendo dichos términos con coeficiente cero. 902)( 0052)( 23 234 ++−= +++−= xxxxQ xxxxxP 932)()( 234 ++−−=+ xxxxxQxP El grado de )()( xQxP + es 4. 5.5.2.- Producto de un número real por un polinomio Si 01 2 2 1 1)( axaxaxaxaxP n n n n +++++= − − K y k es un número real, entonces: )()()()()()( 01 2 2 1 1 akxakxakxakxakxPk n n n n ⋅+⋅+⋅++⋅+⋅=⋅ − − K . Ejemplo: Si 2525)( 23 +−+= xxxxP , Unidad 5: Polinomios FACULTAD DE INGENIERÍA - UNSJ Curso de Ingreso 100 615615)()3( 23 −+−−=⋅− xxxxP El grado de )()3( xP⋅− es 3 5.5.3.- Resta La resta de dos polinomios )(xP y )(xQ , es el polinomio )()1()()()( xQxPxQxP −+=− . Ejemplo: Dados 333)( 24 −+−= xxxxP y 1324)( 23 −++−= xxxxQ calcular )()( xQxP − . Para restar polinomios resulta conveniente ordenarlos según potencias decrecientes de x y completar los términos que faltan escribiendo dichos términos con coeficiente cero. 1324)()1( 3303)( 23 234 +−−=⋅− −+−+= xxxxQ xxxxxP 22543)()( 234 −−−+=− xxxxxQxP El grado de )()( xQxP − es 4. 5.5.4.- Producto de polinomios Para realizar el producto de dos polinomios es necesario aplicar la propiedad distributiva de la multiplicación con respecto a la suma y las propiedades del producto y de la potenciación. Ejemplo 1: 53)( 2 +−= xxxP xxQ 2)( = xxx xxxxx xxxxQxP 1062 25232 )2()53()()( 23 2 2 +−= ⋅+⋅−⋅= ⋅+−=⋅ El grado de )()( xQxP ⋅ es 3. Ejemplo 2: 53)( 2 +−= xxxP 34)( 23 +−= xxxR 15917177 15205912334 )34()53()()( 2345 2334245 232 +−−+−= +−+−+−+−= +−⋅+−=⋅ xxxxx xxxxxxxx xxxxxRxP El grado de )()( xRxP ⋅ es 5. FACULTAD DE INGENIERÍA – UNSJ Unidad 5: Polinomios Curso de Ingreso 101 Observación Dados dos polinomios )(xP y )(xQ , se verifica que: ( ) ( ) ( ))()()()( xQgradoxPgradoxQxPgrado +=⋅ 5.5.5.- Algunos productos especiales Los productos que se muestran en el siguiente cuadro suelen presentarse con frecuencia en cálculos algebraicos. Producto Nombre 2222)()( axaaxaxxaxax −=−+−=−⋅+ 22)()( axaxax −=−⋅+ Diferencia de cuadrados Cuadrado de un binomio 222 )()()( aaxaxxaxaxax +++=+⋅+=+ 222 2)( aaxxax ++=+ Trinomio cuadrado perfecto 222 )()()( aaxaxxaxaxax +−−=−⋅−=− 222 2)( aaxxax +−=− Trinomio cuadrado perfecto Cubo de un binomio 3223 322223 22 3 33 22 )()2( )()()()( axaaxx axaxaaxaxx axaaxx axaxaxax +++= +++++= +⋅++= +⋅+⋅+=+ 32233 33)( axaaxxax +++=+ Cuatrinomio cubo perfecto 32233 33)( axaaxxax −+−=− Cuatrinomio cubo perfecto 5.5.6.- División de polinomios Cuando se realiza una división entre números se procede del siguiente modo: 9 4 1 2 Se verifica que 1249 +⋅= Unidad 5: Polinomios FACULTAD DE INGENIERÍA - UNSJ Curso de Ingreso 102 dividendo divisor ……. resto cociente Dividendo = divisor × cociente + resto La división de polinomios se efectúa empleando el mismo procedimiento que se usa para dividir los números reales. Se recuerda que es necesario ordenar los polinomios según las potencias decrecientes de x y completar los términos que faltan escribiendo dichos términos con coeficiente nulo. Ejemplo: Dados 54572)( 234 +++−= xxxxxP y 12)( 2 +−= xxxQ , el polinomio cociente entre )(xP y )(xQ es el polinomio )(xC que se obtiene siguiendo el procedimiento que se muestra a continuación. 1) Se divide el primer término del dividendo )(xP por el primer término del divisor )(xQ . 224 2:2 xxx = Se obtiene el primer término del cociente )(xC . 54572 234 +++− xxxx 122 +− xx 22x 2) El término de )(xC se multiplica por el divisor. El producto se resta al dividendo (o se cambia de signo y se suma). 54572 234 +++− xxxx 122 +− xx ( )234 242 xxx +−− 5433 23 +++− xxx 22x 3) Con 5433 23 +++− xxx como nuevo dividendo se repiten los pasos 1) y 2). Así se obtiene otro término del cociente. xxx 3:3 23 −=− 54572 234 +++− xxxx 122 +− xx ( )234 242 xxx +−− 5433 23 +++− xxx ( )xxx 363 23 −+−− 573 2 ++− xx xx 32 2 − 4) El proceso continúa hasta que no se puedan obtener más términos del cociente. Cociente: 332)( 2 −−= xxxC Resto: 8)( += xxR 54572 234 +++− xxxx 122 +− xx ( )234 242 xxx +−− 5433 23 +++− xxx ( )xxx 363 23 −+−− 573 2 ++− xx ( )363 2 −+−− xx 8+x 332 2 −− xx FACULTAD DE INGENIERÍA – UNSJ Unidad 5: Polinomios Curso de Ingreso 103 Es importante tener en cuenta que: • La división )(:)( xQxP puede efectuarse siempre que ( ) ( ))()( xQgradoxPgrado ≥ . • )()()()( xRxCxQxP +⋅= . • El grado del resto debe ser menor que el grado del divisor, o bien 0)( =xR . ( ) ( ))()( xQgradoxRgrado < • ( ) ( ) ( ))()()( xQgradoxPgradoxCgrado −= . 5.5.7.- Regla de Ruffini Cuando el divisor es un polinomio de la forma ax − , la división puede realizarse de un modo más sencillo, empleando un algoritmo conocido como Regla de Ruffini. Ejemplo: Calcular )(:)( xQxP , siendo 373)( 23 −+= xxxP y 3)( += xxQ . Obsérvese que el polinomio divisor puede escribirse también como )3()( −−= xxQ , adoptando la forma ax − con 3−=a . Para realizar la división se emplea un cuadro. En el primer renglón del cuadro se escriben los coeficientes del polinomio dividendo )(xP , que debe estar orde- nado y completo. 3073)( 23 −++= xxxxP En la primera columna sólo se escribe el valor de a , que en este caso es 3− . Los valores que figuran en el segundo y tercerrenglón se obtienen realizando los cálculos auxiliares que se indican en el cuadro que figura a la derecha. 3 7 0 -3 3 7 0 -3 -3 -9 6 )3(3 −• )3(2 −•− )3(6 −• -21 -18 + + + 3 7 0 -3 -3 Unidad 5: Polinomios FACULTAD DE INGENIERÍA - UNSJ Curso de Ingreso 104 El último número que figura en el tercer renglón es el resto 21−=R . Los números anteriores son los coeficientes del polinomio cociente 623)( 2 +−= xxxC , cuyo grado es una unidad menor que el grado del polinomio dividendo )(xP . En este caso el grado del resto es igual a cero. 5.6.- Teorema del resto Si se divide un polinomio )(xP por otro de la forma ax − , se verifica que: RxCaxxP +⋅−= )()()( . Si ax = , resulta: R RaC RaCaaaP = +⋅= +⋅−= )(0 )()()( El resto R que resulta de dividir un polinomio )(xP por otro de la forma ax − , es igual al valor numérico de )(xP en ax = , es decir RaP =)( . Ejemplo: Para calcular el resto de la división entre 2753)( 23 −+−= xxxxP y 2)( −= xxQ , basta con determinar el valor numérico de )(xP en 2=x . 162272523)2( 23 =−⋅+⋅−⋅=P El resto es 16=R . 5.7.- Concepto de raíz de un polinomio Un valor de x es raíz de )(xP , si el polinomio se anula para ese valor. ax = es raíz de )(xP si y sólo si 0)( =aP . Ejemplo: 3=x es raíz de 33)( 23 −+−= xxxxP porque 033333)3( 23 =−+⋅−=P 5.8.- Divisibilidad de polinomios Si al realizar la división entre dos polinomios )(xP y )(xQ , el resto es nulo, se dice que )(xP es divisible por )(xQ , o que )(xQ divide a )(xP , o que )(xP es múltiplo de )(xQ . En ese caso )(xP puede expresarse como: 3 7 0 -3 -3 -9 6 -21 -18 3 -2 6 FACULTAD DE INGENIERÍA – UNSJ Unidad 5: Polinomios Curso de Ingreso 105 )()()( xCxQxP ⋅= Ejercicio: Comprobar que 33)( 23 −+−= xxxxP es divisible por 3−x . Observación Teniendo en cuenta el Teorema del resto y los conceptos de divisibilidad y raíz de un polinomio se puede afirmar que las condiciones que se enuncian a continuación son equivalentes: • a es raíz del polinomio )(xP . • 0)( =aP . • )(xP es divisible por ax − . • El resto que resulta de dividir )(xP por ax − es igual a cero. 5.9.- Factorización de polinomios Del mismo modo en que se descompone un número entero en producto de sus factores primos, se puede descomponer un polinomio compuesto en producto de polinomios primos. Un polinomio )(xP de grado no nulo, es primo o irreducible cuando no puede ser expresado como producto de polinomios de grado positivo menor que )(xP . Todo polinomio de grado uno es primo o irreducible. Cuando un polinomio no es primo, es compuesto. Factorizar un polinomio significa expresarlo como producto de polinomios primos o irreducibles. Ejemplo: Polinomio desarrollado: 15123)( 2 ++−= xxxS Polinomio factorizado: )1()5(3)( +⋅−⋅−= xxxS A continuación se presentan algunas técnicas que permiten expresar un polinomio como producto de factores. 5.9.1.- Factor común Cuando en un polinomio )(xP , la variable x figura en todos los términos, se la extrae como factor común elevada al menor exponente. También se extrae como factor común el número que aparezca como factor en todos los términos. Luego, se divide cada término del polinomio por el factor común. Ejemplo: Sea 432 8204)( xxxxP −+= . El factor común que aparece en todos los términos es 24x y el polinomio dado puede expresarse como: ( )22 2514)( xxxxP −+⋅= Unidad 5: Polinomios FACULTAD DE INGENIERÍA - UNSJ Curso de Ingreso 106 5.9.2.- Diferencia de cuadrados Se recuerda que una diferencia de cuadrados puede expresarse como producto del siguiente modo: )()(22 axaxax −⋅+=− Ejemplos: • )5()5(525 222 −⋅+=−=− xxxx • ( ) ( ) ( )66636 222224 −⋅+=−=− xxxx • ( ) ( ) ( )6666 222 −⋅+=−=− xxxx 5.9.3.- Trinomio cuadrado perfecto La expresión factorizada de un trinomio cuadrado perfecto es el cuadrado de un binomio. 222 )(2 axaaxx +=++ 222 )(2 axaaxx −=+− Un trinomio cuadrado perfecto consta de tres términos que cumplen las siguientes condiciones: • Dos de los términos son cuadrados perfectos. • El término restante es el duplo del producto de las bases de los cuadrados perfectos. Si este término es negativo, entonces es negativo uno de los términos del binomio. Ejemplo: 2510)( 2 +−= xxxH es un trinomio cuadrado perfecto porque: � El primer término es el cuadrado de x . � El tercer término es el cuadrado de 5 . � El segundo término es x⋅⋅− 52 . El trinomio cuadrado perfecto queda factorizado como: 22 )5(2510)( −=+−= xxxxH 5.10.- Factorización de un polinomio por medio de sus raíces El Teorema Fundamental del Álgebra permite afirmar que: Un polinomio de grado n tiene exactamente n raíces, considerando las reales y las no reales. Por lo tanto se puede decir que: Un polinomio de grado n tiene como máximo n raíces reales. FACULTAD DE INGENIERÍA – UNSJ Unidad 5: Polinomios Curso de Ingreso 107 Si 01 2 2 1 1)( axaxaxaxaxP n n n n +++++= − − K con 0≠na , y nxxx ,,, 21 K son sus raíces, entonces )(xP puede escribirse como )()()()( 21 nn xxxxxxaxP −⋅⋅−⋅−⋅= K . El polinomio ha quedado expresado como producto de polinomios primos, ha sido factorizado. 5.10.1.- Cálculo de las raíces de un polinomio • Polinomios de grado uno Para determinar la única raíz de un polinomio de grado uno, es decir de un polinomio de la forma baxxP +=)( , se plantea la ecuación 0=+ bax y se obtiene a bx −= . • Polinomios de grado dos Para determinar las dos raíces 1x y 2x de un polinomio de grado dos, es decir de un polinomio de la forma cbxaxxP ++= 2)( se resuelve la ecuación cuadrática 02 =++ cbxax como ya se vio en la Unidad 2. • Polinomios de grado mayor o igual que tres La determinación de las raíces de polinomios se ha simplificado notablemente en la actualidad, gracias al uso de las computadoras y las calculadoras científicas. En este curso de trabajará con polinomios cuyas raíces puedan ser calculadas sin mayores dificultades. Es importante tener en cuenta que: Una raíz entera de un polinomio de coeficientes enteros es un divisor de su término independiente. Ejemplo: Determinar las raíces de 672)( 23 +−−= xxxxP . - Para hallar las posibles raíces enteras de )(xP se debe considerar el conjunto de divisores del término independiente 6 : { }6,6,3,3,2,2,1,1 −−−− . - Se prueba cuáles de esos divisores son raíces de )(xP . 0106)1(7)1()1(2)1( 23 ≠=+−⋅−−−−⋅=−P , por lo tanto 1− no es raíz de )(xP . 0617112)1( 23 =+⋅−−⋅=P , por lo tanto 11 =x es raíz de )(xP . - )(xP es divisible por 1−x . Aplicando la Regla de Ruffini se obtiene: 1 2 -1 -7 6 2 1 -6 2 1 -6 0 62)( 2 −+= xxxC 62)1(:)( 2 −+=− xxxxP Unidad 5: Polinomios FACULTAD DE INGENIERÍA - UNSJ Curso de Ingreso 108 ( )62)1()( 2 −+⋅−= xxxxP - Se determinan las raíces de 62)( 2 −+= xxxC . 2 3 4 4811 2 = ++−=x 2 4 4811 3 −= +−−=x Las raíces de )(xP son: 11 =x , 2 3 2 =x y 23 −=x . El polinomio factorizado resulta: )2( 2 3)1(2)( +⋅ −⋅−⋅= xxxxP . 5.11.- Expresiones algebraicas fraccionarias Reciben el nombre de expresiones algebraicas fraccionarias o simplemente fracciones algebraicas las expresiones de la forma )( )( xQ xP donde )(xP y )(xQ son polinomios de una sola variable x y 0)( ≠xQ . 5.11.1.- Funciones racionales Se llamarán funciones racionales a las funciones cuya fórmula es una fracción algebraica. )( )()( xQ xPxf = El dominio de una función racional es el conjunto de todos los valores de x que no anulan al denominador.Cuado se trabaja con funciones racionales es importante tener en cuenta su dominio. Ejemplos: • El dominio de la función g definida por 2 3)( − += x xxg es: { }2)( −= Rgdom • El dominio de la función h definida )2()5( 9)( 2 +⋅− −= xx xxh es: { }5,2)( −−= Rhdom 5.11.2.- Simplificación de fracciones algebraicas Es posible simplificarlas cuando existen factores comunes en el numerador y en el denominador, de lo contrario la expresión es irreducible. Ejemplo: Dada la expresión 99 9 23 2 −−+ − xxx x , se factoriza numerador y denominador, resultando: FACULTAD DE INGENIERÍA – UNSJ Unidad 5: Polinomios Curso de Ingreso 109 )3()3()1( )3()3( 99 9 23 2 −⋅+⋅+ −⋅+= −−+ − xxx xx xxx x Simplificando los factores comunes, se obtiene: 1 1 )3()3()1( )3()3( 99 9 23 2 + = −⋅+⋅+ −⋅+= −−+ − xxxx xx xxx x si 3≠x y 3−≠x Las expresiones anteriores son equivalentes, pero no debe olvidarse que el dominio de la función racional es el que quedó determinado a partir de la expresión original . La simplificación es válida siempre que 3≠x y 3−≠x . 5.12.- Operaciones con fracciones algebraicas 5.12.1.- Suma y resta de fracciones. Con igual denominador )( )()( )( )( )( )( xQ xSxP xQ xS xQ xP +=+ )( )()( )( )( )( )( xQ xSxP xQ xS xQ xP −=− Ejemplo: 3 4 3 512 3 )5()12( 3 5 3 12 + −= + −−+= + +−+= + + − + + x x x xx x xx x x x x Con distinto denominador Cuando las expresiones que se quieren sumar (o restar) tiene distinto denominador, es necesario calcular el denominador común. Ejemplo: 44 5 4 2 22 ++ ++ − xx x x • Se factorizan los denominadores. )2()2(42 −⋅+=− xxx 22 )2(44 +=++ xxx • Se calcula el denominador común como el múltiplo común menor de los denominadores. Para ello, se multiplican los factores comunes y no comunes con el mayor exponente con el que figuren. El denominador común en el ejemplo dado es )2()2( 2 −⋅+ xx • Se divide el denominador común encontrado por el denominador de cada término y se multiplica este cociente por el numerador correspondiente. )2()2( )2()5()2(2 )2( 5 )2()2( 2 44 5 4 2 2222 −⋅+ −⋅+++⋅= + ++ −⋅+ = ++ ++ − xx xxx x x xxxx x x • Operando en el numerador, queda: Unidad 5: Polinomios FACULTAD DE INGENIERÍA - UNSJ Curso de Ingreso 110 )2()2( 65 )2()2( 105242 2 2 2 2 −⋅+ −+= −⋅+ −+−++ xx xx xx xxxx • Se factoriza el numerador, y si corresponde se simplifica la fracción. )2()2( )6()1( )2()2( 65 22 2 −⋅+ +⋅−= −⋅+ −+ xx xx xx xx 5.12.2.- Producto de fracciones algebraicas El producto de dos fracciones algebraicas )( )( xQ xP y )( )( xT xS se realiza del siguiente modo: )()( )()( )( )( )( )( xTxQ xSxP xT xS xQ xP ⋅ ⋅=⋅ Ejemplo: ( ) ( )23 2 23 2 2)33( 1 2 1 33 xxx xx xx x x x +⋅+ −⋅= + − ⋅ + Se factoriza numerador y denominador y se simplifica si es posible. ( ) ( ) 1)2(3 1 )2()1(3 )1()1( 2)33( 1 2 1 33 223 2 23 2 −≠ +⋅ −= +⋅⋅+⋅ −⋅+⋅= +⋅+ −⋅= + − ⋅ + xsi xx x xxx xxx xxx xx xx x x x 5.12.3.- División de fracciones algebraicas Se llama inversa de una expresión algebraica fraccionaria )( )( xT xS a la expresión )( )( xS xT , si )(xS es no nulo. Para realizar la división )( )(: )( )( xT xS xQ xP se multiplica la primera fracción por la inversa de la segunda. )( )( )( )( )( )(: )( )( xS xT xQ xP xT xS xQ xP ⋅= Ejemplo: 21 )1(3 5 )2(3)1()1( )1()2(5 63 1 1 105 1 63: 1 105 22 −≠−≠− = +⋅−⋅+ +⋅+= + + ⋅ − += + + − + xyxsi xxxx xx x x x x x x x x 5.13.- Ecuaciones que involucran fracciones algebraicas A continuación se mostrará a través de un ejemplo cómo se resuelve una ecuación que involucra fracciones algebraicas. FACULTAD DE INGENIERÍA – UNSJ Unidad 5: Polinomios Curso de Ingreso 111 Ejemplo: Encontrar los valores de x que satisfacen la siguiente ecuación. 1 5 1 2 1 3 2 2 − = + − − x x x x x x Se observa en este caso, que la incógnita x no puede tomar los valores 1 y -1, dado que dichos valores anulan los denominadores. La siguiente ecuación es equivalente a la dada. 0 1 5 1 2 1 3 2 2 = − − + − − x x x x x x Se calcula el denominador común y se obtiene: 0 1 5)1(2)1(3 2 2 = − −−⋅−+⋅ x xxxxx Operando en el numerador queda: 0 1 52233 2 232 = − −+−+ x xxxxx 0 1 252 2 23 = − −+− x xxx Las raíces del polinomio xxx 252 23 −+− que figura en el numerador son soluciones para la ecuación dada. Ellas son 01 =x , 2 1 2 =x y 23 =x . Como puede observarse no es necesario descartar ninguna de las soluciones obtenidas, ya que son distintas de 1 y -1, valores de la incógnita que al comenzar el ejemplo dijimos que anulan el denominador. Unidad 5: Polinomios FACULTAD DE INGENIERÍA - UNSJ Curso de Ingreso 112 ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE Nº 5 1.- Calcular )(2)( xBxA − , siendo 8942)( 243 +−+= xxxxA y xxxxB 23)( 23 −+−= . 2.- Dados: 4654)( 23 −+−= xxxxP , 54)( 2 +−= xxxQ y 3)( 2 −= xxT Calcular: a. )()(3 xQxP + b. )()()( xTxQxP ⋅− 3.- Sean 2243)( xxxA +−−= y 12)( −= xxB . Completar el cuadro que sigue con el resultado de las operaciones indicadas. =⋅ )()( xAxB ( ) =2)(xB 4.- Obtener el cubo del siguiente binomio: y32 − . 5.- En el polinomio 332)( 2345 ++−+−= kxxxxxxA ¿Cuánto vale k , si 2)1( −=−A ? 6.- Efectuar las siguientes divisiones, indicando para cada una de ellas el cociente y el resto. Cuando corresponda emplear la Regla de Ruffini. a. ( ) ( )132 223 −÷++− xxxx b. ( ) ( )128168 2325 +−÷+−− xxxxx c. ( ) ( )2224 +÷++ xxx d. ( ) ( )2523 34 −÷+−+− xxxx e. ( ) ( )37105 −÷−− xxx f. ( )1 2 1 4 3 2 1 23 −÷ +−+ xxxx FACULTAD DE INGENIERÍA – UNSJ Unidad 5: Polinomios Curso de Ingreso 113 g. ( ) ( )32125 32 +÷+−+− yyyy 7.- En una división de polinomios el cociente es 54)( 2 +−= xxxC y el resto es 73)( −= xxR . ¿Cuál es el dividendo, si el divisor es: 1)( 3 −+= xxxd ? 8.- Dado el polinomio 542)( 23 −−+= xxxxQ , calcular )1(Q . ¿Cuál es el resto de dividir )(xQ por ( )1−x ? 9.- Dado bxxxxP +−−= 1042)( 23 , determinar el valor de b, para que el número real 2− sea raíz de )(xP . 10.- ¿Cuánto debe valer k para que el polinomio 132)( 4 −+−= xkxxQ sea divisible por )2( −x 11.- Sin realizar la división que se da a continuación, determinar el resto de: 1 9899100101 + +−+ x xxxx 12.- Completar: a. )()2(639 3 KKKKKKKKKK⋅+=++− xxx b. 3)1()( 2 −=+÷ xxKKKKKKKKKK 13.- Sea 242242)( 23 +−−= xxxxQ a. Se sabe que )(xQ es divisible por uno de los siguientes polinomios. Indicar por cuál. Justificar. ( )2−x ( )3+x ( )1+x b. Encontrar todas las raíces de )(xQ 14.- a. Si 183123)3()( 23 −++=+⋅ xxxxxT , determinar )(xT . b. Calcular las raíces de 183123)( 23 −++= xxxxQ c. Expresar el polinomio )(xQ factorizado Raíces de )(xQ : ………………… Unidad 5: Polinomios FACULTAD DE INGENIERÍA - UNSJ Curso de Ingreso 114 15.- Se sabe que el polinomio )(xP es divisible por )2( −x y el polinomio cociente que resulta de dividir )(xP por )2( −x es 1222)( 2 −−= xxxC a. Calcular )(xP b. Determinar las raíces de )(xP c. Expresar el polinomio )(xP factorizado 16.- Construir un polinomio que admita las raíces: 521 +=x , 522 −=x y 13 −=x 17.- Determinar un polinomio de grado 3, que tenga como raíces a 11 =x , a 22 =x y tal que 10)0( =P . 18.- Factorizar las siguientes expresiones: a. 40132 +− xx b. 36244 2 ++ xx c. 6254 −x d.xxx 963 23 −− 19.- Factorizar y simplificar las siguientes expresiones: a. ( ) xx x x xxx 33 2 4 2 2 2 2 23 + + ⋅ − −− b. 4 105 32 183123 2 2 2 23 − − ⋅ −+ −++ x xx xx xxx c. 9 62 84 1222 223 23 − − ⋅ − −+ x x xx xxx d. xx xxx x xx 4 242242 9 93 2 23 2 2 − +−− ⋅ − − e. 305 65 1 63 2 2 − −− ⋅ − + x xx x x 20.- Operar y simplificar. a. 123 1 2 1 2 − ÷ + xx FACULTAD DE INGENIERÍA – UNSJ Unidad 5: Polinomios Curso de Ingreso 115 b. 2 2 2 )2( 12 4 3 − −−÷ − + x xx x x c. 2 44 12 2 2 2 3 −+ +÷ +− + xx x xx xx d. ( )23 2 23 34 + − + − aaaa 21.- Indicar verdadero(V) o falso(F). Justificar la respuesta. a. El binomio 1+x es un divisor de 306 23 +++ xxx . b. 6 13 −x es divisible por 2 1+x . c. 1321 31 21 1 + = −− − −− − a a aa a si 3≠a d. ( ) 6 2 6 6 3612 36 22 + = + − − ++ + yy y yy y e. ∀ 1−≠b vale 1 11 1 22 + −−= + − b b b b f. Si { }3,3−−∈Rx se verifica 2 25 9 65 2 2 − +−= − +− x x xx 22.- Resolver las siguientes ecuaciones: a. 1 5 1 2 1 1 2 2 − −= + + − x x xx b. 1 2 3 2 2 2 =− − − xxx c. 1 11 1 2 =− + + x x x d. 33 363 44 12 1 2 2 2 2 − ++ − − −= − x xx xx Unidad 5: Polinomios FACULTAD DE INGENIERÍA - UNSJ Curso de Ingreso 116 e. 44 1 2 1 44 1 223 ++ = + − − ++ xxx x xxx
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