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FAL-02_M3AA1L1_Igualdad Versión: Septiembre 2012 Revisor: Sandra Elvia Pérez ©UVEG. Derechos reservados. Esta obra no puede ser reproducida, modificada, distribuida, ni transmitida, parcial o totalmente, mediante cualquier medio, método o sistema impreso, electrónico, magnético, incluyendo el fotocopiado, la fotografía, la grabación o un sistema de recuperación de la información, sin la autorización por escrito de la Universidad Virtual del Estado de Guanajuato. 1 Propiedades de la igualdad Por: Sandra Elvia Pérez Márquez Imagina que tienes una balanza y quieres pesar un kilogramo de azúcar. De un lado de la balanza colocas un contrapeso que indique el peso deseado, es decir, un kilogramo y en el otro lado irás vaciando azúcar hasta que la balanza quede nivelada. En el momento que la balanza quede nivelada, los pesos serán iguales. Figura 1. Balanza. En matemáticas, se puede decir que dos objetos son iguales si tienen el mismo valor, para indicarlo se utiliza el signo de igualdad "" . En el ejemplo anterior, la balanza representaría el símbolo de igualdad. Cuando tienes un símbolo de igualdad y una proposición matemática de cada lado de la igualdad, a esta expresión se le llama ecuación. Ve algunos ejemplos de ecuaciones. Ecuación Proposición matemática Símbolo de igualdad Proposición matemática 952 x 52 x 9 64 x x4 6 FAL-02_M3AA1L1_Igualdad Versión: Septiembre 2012 Revisor: Sandra Elvia Pérez ©UVEG. Derechos reservados. Esta obra no puede ser reproducida, modificada, distribuida, ni transmitida, parcial o totalmente, mediante cualquier medio, método o sistema impreso, electrónico, magnético, incluyendo el fotocopiado, la fotografía, la grabación o un sistema de recuperación de la información, sin la autorización por escrito de la Universidad Virtual del Estado de Guanajuato. 2 Analiza la primera ecuación: 952 x Esta expresión puede ser verdadera si el valor de 2x , de esta forma: 952 x 95)2(2 99 Como 9 es igual a 9, esta expresión es verdadera. Pero también puede ser falsa si x toma cualquier otro valor, por ejemplo: 4x 952 x 95)4(2 913 Como 13 no es igual a 9, esta expresión es falsa. Como viste en el ejemplo anterior, la ecuación 952 x puede ser falsa o verdadera. A este tipo de ecuaciones se les llama ecuaciones condicionales. El propósito de una ecuación es encontrar el valor o los valores que hacen verdadera la ecuación. A estos valores se les llaman soluciones de la ecuación. Las soluciones de la ecuación forman el conjunto solución. Para el ejemplo anterior 952 x , sólo existe un valor que hace verdadera la ecuación. Por lo tanto, 2x es la solución de la ecuación. Y su conjunto solución = 2 . A continuación, observa otro ejemplo. Si tienes la siguiente ecuación: 42 x En este caso, hay dos valores que hacen verdadera la ecuación 22 xyx 42 x 4)2( 2 y 4)2( 2 Por lo tanto, las soluciones de la ecuación son 22 xyx Y el conjunto solución = 2,2 21138 xx 38 x 211 x 2352 2 xxx xx 52 2 23 x FAL-02_M3AA1L1_Igualdad Versión: Septiembre 2012 Revisor: Sandra Elvia Pérez ©UVEG. Derechos reservados. Esta obra no puede ser reproducida, modificada, distribuida, ni transmitida, parcial o totalmente, mediante cualquier medio, método o sistema impreso, electrónico, magnético, incluyendo el fotocopiado, la fotografía, la grabación o un sistema de recuperación de la información, sin la autorización por escrito de la Universidad Virtual del Estado de Guanajuato. 3 Cuando una ecuación es verdadera, a cualquier valor permitido de la ecuación se le llama ecuación identidad, es decir, cualquier valor puede hacer verdadera la ecuación, siempre y cuando en las expresiones racionales el denominador no sean cero. Ejemplo 2 2 42 x x x Cualquier valor que se sustituya en la ecuación hace verdadera la ecuación excepto el 2, puesto que el 2 hace 0 el denominador. Puedes sustituir varios valores en 2 2 42 x x x y comprobarlo: Valor a sustituir Valor sustituido Resultado 3x 2)3( 2)3( 4)3( 2 1 5 5 11 0x 2)0( 2)0( 4)0( 2 2 2 4 22 1x 2)1( 2)1( 4)1( 2 3 1 3 33 En este caso es complicado escribir todas las soluciones. Así que escribes el conjunto solución = 2| xx Puede darse el caso que ningún valor pueda hacer verdadera a la ecuación, es decir, no tenga solución. A este tipo de ecuaciones se les llama ecuaciones inconsistentes. Cuando dos ecuaciones tienen el mismo conjunto solución, se llaman ecuaciones equivalentes. Ejemplo 3235 xx y 63 x Las dos ecuaciones son equivalentes puesto que el conjunto solución para ambas es el mismo. Se lee así: Todos los valores de x que pertenecen a los números reales excepto el 2 . FAL-02_M3AA1L1_Igualdad Versión: Septiembre 2012 Revisor: Sandra Elvia Pérez ©UVEG. Derechos reservados. Esta obra no puede ser reproducida, modificada, distribuida, ni transmitida, parcial o totalmente, mediante cualquier medio, método o sistema impreso, electrónico, magnético, incluyendo el fotocopiado, la fotografía, la grabación o un sistema de recuperación de la información, sin la autorización por escrito de la Universidad Virtual del Estado de Guanajuato. 4 3235 xx solución 2x 63 x solución 2x 3)2(23)2(5 34310 77 63 x 6)2(3 66 Hasta el momento has visto que siempre que se establece una igualdad de expresiones matemáticas obtienes una ecuación y que estas ecuaciones pueden tener o no tener soluciones, pero para poder alcanzar las soluciones de las ecuaciones es necesario conocer las propiedades de la igualdad, las cuales se te muestran en la tabla 1. FAL-02_M3AA1L1_Igualdad Versión: Septiembre 2012 Revisor: Sandra Elvia Pérez ©UVEG. Derechos reservados. Esta obra no puede ser reproducida, modificada, distribuida, ni transmitida, parcial o totalmente, mediante cualquier medio, método o sistema impreso, electrónico, magnético, incluyendo el fotocopiado, la fotografía, la grabación o un sistema de recuperación de la información, sin la autorización por escrito de la Universidad Virtual del Estado de Guanajuato. 5 PROPIEDADES DE LA IGUALDAD PROPIEDAD EXPLICACIÓN EJEMPLOS Reflexiva Para todo a se tiene aa La propiedad reflexiva indica que todo número real es igual a sí mismo. a) 55 b) 3232 xx c) 354354 22 xxxx Simétrica Para todo bya se tiene: Si ba entonces: ab La propiedad simétrica indica que si se tiene una igualdad, ésta se conserva si es leída de izquierda a derecha o de derecha a izquierda. a) Si 3x entonces x3 b) Si xx 2 1 entonces 2 1 xx c) Si ))((22 yxyxyx entonces 22))(( yxyxyx Transitiva Para todo cyba, Si ba y cb Entonces: ca Para aplicar esta propiedad es necesario tener tres elementos: uno que es común en las dos igualdades y que por conclusión hace que los otros dos elementos sean iguales. a) Si ax 2 y ay 2 entonces yx b) Si 011 aa a a y 1 a aentonces: 10 a Aditiva Para todo cyba, Si ba Esta propiedad indica que se puede sumar el mismo número (sea positivo o negativo) a ambos miembros de la a) 853 Si en ambos miembros sumamos 2 FAL-02_M3AA1L1_Igualdad Versión: Septiembre 2012 Revisor: Sandra Elvia Pérez ©UVEG. Derechos reservados. Esta obra no puede ser reproducida, modificada, distribuida, ni transmitida, parcial o totalmente, mediante cualquier medio, método o sistema impreso, electrónico, magnético, incluyendo el fotocopiado, la fotografía, la grabación o un sistema de recuperación de la información, sin la autorización por escrito de la Universidad Virtual del Estado de Guanajuato. 6 Tabla 1. Propiedades de la igualdad. Para encontrar la solución de una ecuación, debes realizar un proceso conocido como despeje, el cual implica dejar la variable que quieres encontrar de un solo lado de la expresión, utilizando las propiedades de la igualdad. Este proceso se lleva a cabo a través de la transformación de las ecuaciones que quieres despejar en ecuaciones equivalentes más simples, hasta obtener la variable totalmente despejada. Supón que tienes la siguiente ecuación y quieres encontrar su solución. 64 x Para encontrar el valor de x que hace verdadera la expresión, es necesario despejar la variable, es decir, dejar de un solo lado de la igualdad la variable x . Para hacerlo en este caso utilizas la propiedad aditiva. Sumas de los dos lados de la expresión 4 : 4x 4 6 4 Al simplificar las expresiones: 20 x 2x Si quieres comprobar que 2x es la solución, lo puedes sustituir en la ecuación original y comprobar que es una igualdad. 64 x Si 2x , entonces: 64)2( 66 Entonces: cbca igualdad sin que ésta se altere. 28253 La igualdad no se altera 1010 Multiplicativa Para todo cyba, Si ba Entonces: cbca Esta propiedad indica que se pueden multiplicar ambos miembros de la igualdad por el mismo número real sin que se altere. a) 4352 Si ambos miembros los multiplicamos por 3. 343352 3737 2121 FAL-02_M3AA1L1_Igualdad Versión: Septiembre 2012 Revisor: Sandra Elvia Pérez ©UVEG. Derechos reservados. Esta obra no puede ser reproducida, modificada, distribuida, ni transmitida, parcial o totalmente, mediante cualquier medio, método o sistema impreso, electrónico, magnético, incluyendo el fotocopiado, la fotografía, la grabación o un sistema de recuperación de la información, sin la autorización por escrito de la Universidad Virtual del Estado de Guanajuato. 7 Ve otro ejemplo. Encuentra el valor de x en 2046 x Sumas de los dos lados de la expresión 4 : 46 x 4 = 20 4 Al simplificar: 246 x La propiedad de la multiplicación de la igualdad establece que puedes multiplicar ambos lados de la ecuación por el mismo número sin cambiar la solución. Como la división está definida en términos de la multiplicación, entonces puedes dividir ambos miembros de la ecuación por el mismo número, siempre y cuando sea distinto de cero. Al simplificar: 4x Ésta es la solución a la ecuación. En ocasiones, es necesario dejar de un solo lado de la ecuación la variable para despejarla. 2485 xx Sumas 8 en ambos lados de la ecuación: 85 x 8 = 24 x 8 Al simplificar: 1045 xx Sumas x4 en ambos lados de la ecuación: x5 x4 104 x x4 Al simplificar: 10x En otras ocasiones es necesario hacer algunas operaciones antes de despejar la variable. )6(2)2(32 xxx FAL-02_M3AA1L1_Igualdad Versión: Septiembre 2012 Revisor: Sandra Elvia Pérez ©UVEG. Derechos reservados. Esta obra no puede ser reproducida, modificada, distribuida, ni transmitida, parcial o totalmente, mediante cualquier medio, método o sistema impreso, electrónico, magnético, incluyendo el fotocopiado, la fotografía, la grabación o un sistema de recuperación de la información, sin la autorización por escrito de la Universidad Virtual del Estado de Guanajuato. 8 Realiza las operaciones: 122632 xxx Simplificas términos semejantes: 12265 xx Sumas 6 en ambos lados de la ecuación: 6122665 xx Al simplificar: 625 xx Sumas x2 en ambos lados de la ecuación: xxxx 26225 Al simplificar: 63 x Divides entre 3 en ambos lados de la ecuación: 3 6 3 3 x Al simplificar: 2x Observa qué sucede cuando hay denominadores. 4 13 2 3 xx Se determina el mínimo común denominador entre 2 y 4, en este caso es 4. Multiplicas en ambos lados de la ecuación por 4: 4 13 4 2 3 4 xx FAL-02_M3AA1L1_Igualdad Versión: Septiembre 2012 Revisor: Sandra Elvia Pérez ©UVEG. Derechos reservados. Esta obra no puede ser reproducida, modificada, distribuida, ni transmitida, parcial o totalmente, mediante cualquier medio, método o sistema impreso, electrónico, magnético, incluyendo el fotocopiado, la fotografía, la grabación o un sistema de recuperación de la información, sin la autorización por escrito de la Universidad Virtual del Estado de Guanajuato. 9 Aplicas las propiedades de la igualdad y simplificas: 1332 xx 1362 xx 613662 xx 732 xx xxxx 37332 7 x )7(1)(1 x 7x Hasta el momento has analizado sólo ecuaciones condicionales, pero recuerda que también existen ecuaciones identidad y ecuaciones inconsistentes. Observa cómo se analizan cada una de ellas. Considera la siguiente ecuación: )1(3235 xxx Realiza las operaciones y aplica las propiedades de la igualdad para despejar la variable: 33235 xxx 3535 xx 335335 xx 655 xx xxxx 56555 60 Observa que la variable desaparece y que la proposición es una proposición falsa, por lo tanto, la ecuación es inconsistente. Esto quiere decir que no tiene solución. Analiza otro caso. Considera la siguiente ecuación: 17)1(3)3(623 xxx Realiza las operaciones y aplica las propiedades de la igualdad para despejar la variable. FAL-02_M3AA1L1_Igualdad Versión: Septiembre 2012 Revisor: Sandra Elvia Pérez ©UVEG. Derechos reservados. Esta obra no puede ser reproducida, modificada, distribuida, ni transmitida, parcial o totalmente, mediante cualquier medio, método o sistema impreso, electrónico, magnético, incluyendo el fotocopiado, la fotografía, la grabación o un sistema de recuperación de la información, sin la autorización por escrito de la Universidad Virtual del Estado de Guanajuato. 10 173318623 xxx 2323 xx 223223 xx xx 33 xxxx 3333 00 Nota que la variable desaparece y que la proposición 00 es una proposición verdadera, por lo tanto, la ecuación es identidad, esto es que tiene infinitas soluciones. Toma en cuenta que la idea principal para realizar un despeje es colocar las variables de un solo lado de la ecuación aplicando las propiedadesde la igualdad. Sin embargo, tal vez recuerdes que alguna vez te dijeron que para poder despejar tienes que pasar una variable con la operación contraria a la que se está realizando. Este tipo de afirmaciones están basadas en las propiedades de la igualdad. Ve algunos ejemplos Ecuación Operación Propiedad de la igualdad 53x Si está sumando pasa restando. 2 35 x x Aditiva 2 35 3533 x x x 53x Si está restando pasa sumando. 8 35 x x Aditiva 8 35 3533 x x x 32 x Si está multiplicando pasa dividiendo. 2 3 x Multiplicativa )3( 2 1 )2( 2 1 x 2 3 2 2 x 2 3 x Si está dividiendo pasa multiplicando. Multiplicativa FAL-02_M3AA1L1_Igualdad Versión: Septiembre 2012 Revisor: Sandra Elvia Pérez ©UVEG. Derechos reservados. Esta obra no puede ser reproducida, modificada, distribuida, ni transmitida, parcial o totalmente, mediante cualquier medio, método o sistema impreso, electrónico, magnético, incluyendo el fotocopiado, la fotografía, la grabación o un sistema de recuperación de la información, sin la autorización por escrito de la Universidad Virtual del Estado de Guanajuato. 11 3 2 x 23x 6x )3(2 2 2 x 32x 6x Tabla 2. Ejemplos de variable con la operación contraria a la que se está realizando. Para despejar puedes utilizar la forma que te parezca más sencilla, sin embargo, es importante que tengas en cuenta que todas las operaciones están basadas en las propiedades de la igualdad. Bibliografía Allen, A. (2004). Álgebra Intermedia (6ª. ed.). México: Prentice Hall. Baldor, A. (1988). Álgebra. México: Publicaciones Cultural. FAL-02_M3AA1L1_Igualdad Versión: Septiembre 2012 Revisor: Sandra Elvia Pérez ©UVEG. Derechos reservados. Esta obra no puede ser reproducida, modificada, distribuida, ni transmitida, parcial o totalmente, mediante cualquier medio, método o sistema impreso, electrónico, magnético, incluyendo el fotocopiado, la fotografía, la grabación o un sistema de recuperación de la información, sin la autorización por escrito de la Universidad Virtual del Estado de Guanajuato. 12 Barnett, R., Ziegler, M. & Byleen, K. (2000). Álgebra (6ª. ed.). México: McGraw- Hill. Bello, I. (1999). Álgebra elemental. México: Internacional Thomson Editores.
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