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11SAN MARCOS REGULAR 2014 – II ÁLGEBRA TEMA 0 SNII2X0 ÁLGEBRA TEMA 0 NÚMEROS COMPLEJOS DESARROLLO DEL TEMA Al resolver la ecuación x2 + 4 = 0, obtenemos las raices –4 y – –4, osea números no reales. Si consideramos U = R, tenemos como conjunto solución el conjunto vacío, esto es, S=∅. La solución de ecuaciones de este tipo pasan a ser posibles debido a la introducción de un elemento matemático, denominado unidad imaginaria, que será indicado por la letra i tal que: i = –1 o i2 = –1 En manuscritos fechados en 1777 y publicado posteriormente en 1794, el matemático suizo, Leonhard Euler (1707-1783) fue el primero en utilizar la letra i para representar –1. A partir de la unidad imaginaria, comienza a configurarse un nuevo conjunto, el de los números complejos, que será indicado por C. I. POTENCIAS DE I Vemos ahora como podemos calcular potencias de i. i0 = 1 i1 = i i2 = – i i3 = i2.i = (–1)i = –i i4 = i3.i = (– i)(i) = –i2=1 i5 = i4.i = (1)(i) = i i6 = i5.i = (i)(i) = i2=–1 i7 = i6.i = (–1)(i) = –i i8 = i7.i = (– i)(i) = –i2 = 1 Observamos los valores obtenidos para esas potencias verificamos que ellas se realicen cada grupo de cuatro potencias, asumiendo los valores de: 1, i, –1 y – i II. PROCESO PRACTICO PARA CALCULAR POTENCIAS DEL I Dado in, con n ∈ N tenemos: n n=4k+r⇒4 krresiduo El resto de la división de n por 4 seria siempre uno de estos valores: 0,1,2 ó 3 in = i4k+r = in = iri4k . ir ⇒ siempre igual a 1 Por lo tanto el valor de la potencia i depende del resto r, observe el cuadro. Valor de r 0 1 2 3 Valor de ir 1 i –1 –i Ejemplos: i250 i250=i2 = –1→ →250 4622 i931 i931=i3 = –i→ →931 42323 III. FORMA ALGEBRAICA DE UN NÚMERO COMPLEJO Todo número complejo puede ser expresado con la forma. z = a + bi Denomina forma algebraica, en el cual a y b son números reales e i es la unidad imaginaria. El número a es la parte real de z y lo indicamos por Re(z) =a El número b es la parte imaginaria de z y lo indicamos por Im(z)=b. • Si Re (z) = 0, entonces z es un número imaginario puro. • Si Im(z) = 0, entonces z es un número real. Todo número real a es un número complejo a + Oi Luego R ⊂ C. Podemos visualizar esa relación de inclusión en el diagrama. C R NÚMEROS COMPLEJOS 22 SAN MARCOS REGULAR 2014 – IIÁLGEBRATEMA 0 Ejemplos: z = 2 + 7i ⇒ Re (z) = 2 e IM (z) = 7 z = –4i ⇒ Re (z) = O e IM (z) = – 4 IV. IGUALDAD DE NÚMEROS COMPLEJOS Dos números complejos Z1=a+bi e Zz = a+bi e Zz = c+di. Son iguales si y solamente si, sus partes reales e imaginarias fueron respectivamente iguales o sea: Z1= Z2 ⇔ a+bi = c+di ⇔ a = c y b = d V. OPERACIONES CON NÚMEROS COM- PLEJOS EN LA FORMA ALGEBRAICA A. Adición Sean los números Z1 = a + bi y Z2 = c + di, con a,b, c d ∈ R. Entonces tenemos: Z1+Z2 = (a+bi) + (c+di) = (a+c)+(b+d)i Parte real Parte imaginaria • Ejemplo: Siendo Z1 = 3+4i y Z2 = –1+2i Determinar: Z1 + Z2 Z1 + Z2 = (3+4i) + (–1+2i) = (3–1)+(4+2)i = 2+6i B. Sustracción Sean los números complejos Z1 = a + bi y Zz = c + di con a, b, c, d ∈ R, entonces tenemos: Z1–Z2 = (a+bi) + (c+di) = (a–c)+(b–d)i Parte real Parte imaginaria • Ejemplo: Siendo Z1 = 5+i y Z2 = –1+3i Determinar: Z1 – Z2 Z1 – Z2 = (5+i) – (–1+3i) = 5+i+1–3i Z1 – Z2 = (5+1) + (i–3i) = 6 – 2i C. Multiplicación Consideremos los números compuestos Z1 = a + bi y Z2 = c + di con a, b, c, d ∈ R, entonces tenemos: Z1 . Z2 = (a+bi) . (c+di) = ac + adi + bci + bdi 2 Z1 . Z2 = ac + adi + bci + bd (–1) = ac + adi + bci – bd Z1 . Z2 = (ac – bd) + (ad + bc) i1442443 1442443 Parte real Parte imaginaria • Ejemplo: Siendo Z1 = 2 – 3i y Z2 = 1 + i determine Z1 . Z2 Z1 . Z2 = (2 – 3i)(1+i) = 2 + 2i – 3i – 3i 2 Z1 . Z2 = 2 + 2i – 3i + 3 = 5 – i VI. CONJUGADO DE UN NÚMERO COMPLEJO Dado un número completo Z = a + bi, denominamos conjugando de Z al número complejo. Z = a – bi Ejemplo: Si: Z = 2 + 5i entonces: Z = 2– 5i Z = –4 + 2i entonces: Z = –4–2i Observación: El conjugado de un número real es el propio número. VII. PROPIEDADES DEL CONJUGADO Sean Z1, Z2 y Z3, números complejos cuales quiera. Entonces son validos las siguientes propiedades. • Z1 + Z2 = Z1 + Z2 • Z1 . Z2 = Z1 . Z2 • Z = Z ⇒ Z ∈ R • (Z) = Zn, con n ∈ N n • Z Z= VIII. DIVISIÓN DE DOS NÚMEROS COMPLEJOS EN FORMA ALGEBRAICA Sean los números complejos Z1 y Z2 con Z2 ≠ 0. El número complejo Z1 Z2 es obtenido multiplicando el numerador y denominador por conjugado del denominador, esto es: Z1 Z2 Z2 Z2 . Ejemplo: Siendo Z1 = 5 + 3i y Z2 = 1– 4i. Calcular Z1 Z2 Z1 Z2 = =.5 + 3i 1 – 4i 1 + 4i 1 + 4i 5 + 20i + 3i + 12i2 1–16i2 Z1 Z2 = = –7+23i 17 5 + 20i + 3i – 12 1+16 Z1 Z2 = + –7 17 23i 17 IX. REPRESENTACIÓN GEOMÉTRICA DE UN NÚMERO COMPLEJO Actualmente a la siguiente representación es conocida como Argand – Gauss. Ahora observe en el grafico la representación de un número complejo Z = a + bi, a, b ∈ R. NÚMEROS COMPLEJOS 33SAN MARCOS REGULAR 2014 – II ÁLGEBRA TEMA 0 P(a,b) y Eje imaginario b a x(eje real) Al punto P en el plano se le denomina afijo de Z. Podemos también indicar un número complejo Z = a + bi Como un par ordenado esto es: Z = (a,b) X. MÓDULO DE UN NÚMERO COMPLEJO Sea P el afijo de un número complejo Z = a + bi, denominase módulo de Z a la distancia de P hacia el origen (O, O). El módulo de Z será indicado por |Z| o por la letra griega ρ. Gráficamente tenemos: P ρ b y aO x Aplicando el teorema de Pitágoras en el triángulo rectángulo vemos: ρ2 = a2 + b2 = ⇒ ρ a2 + b2 Por lo tanto el módulo de un número complejo Z es dado por: |Z| = =ρ a2 + b2 Observación: ρ es real no negativo Ejemplo: Calcular el módulo de: Z = –3 + 4i a = –3; b = 4 entonces: r = = = = 5(–3)2 + 42 9 + 16 25 XI. PROPIEDADES DEL MÓDULO |Z| ≥ 0 |Z1 . Z2| = |Z1| . |Z2| |Z| = 0 ⇔ Z = 0 |Z| = |Z| = (Z2 ≠ 0) Z1 Z2 Z1 Z2 |Zn| = |Z|n XII. ARGUMENTO DE UN NÚMERO COM- PLEJO Sea P un afijo de un número complejo Z = a+bi repre- sentando en el plano. P ρ b y aO x ϕ Determine argumento de Z a la medida del ángulo ϕ, formado por el segmento OP y el eje x medido en radianes en sentido antihorario con O ≤ ϕ < 2p. Entonces tenemos: Sen ϕ = =y Cos ϕb ρ a ρ b = ;ρ Sen ϕ a = ρ Cos Reemplazando: En Z = a + bi Z = ρ (Cos ϕ + i Sen ϕ) Esa expresión es la forma trigonométrica de un número complejo Z = a + bi, de módulo ρ y argumento ϕ. Ejemplo: Dar la forma trigonométrica a: Z = –1 + i Tenemos: a = –1; b = 1 Módulo: ρ = ρ = ⇒(–1)2 + (1)2 2 Cos ϕ = ⇒ ⇒Cos ϕ Cos ϕ= = ––a ρ 1 2 2 2 Sen ϕ = ⇒ ⇒Sen Cos ϕ= =b ρ 1 2 2 2 Luego: ϕ = 3p 4 (135°) Por lo tanto: Z = 2 J K L Cos 3p 4 + iSen3p 4 N O P Gráficamente: y ϕ = 1 –1 0 x 3p 4 XIII. OPERACIONES EN FORMA TRIGO- NOMÉTRICA Dados: Z1 = ρ1 (Cosϕ1 + iSen ϕ1) Z2 = ρ2 (Cosϕ2 + iSen ϕ2) Multiplicación: Z1 . Z2 = ρ1 . ρ2 [Cos(φ1 + ϕ2) + iSen(ϕ1 + ϕ2)] División: Z1 Z2 ρ1 ρ2 = Cos (ϕ1 – ϕ2) + iSen (ϕ1 – ϕ2) Con Z2 ≠ 0 Potenciación: Zn = ρn [Cosnϕ + isen nϕ] Con n ∈ N (Primera fórmula de Moivre) Radicación: W = Zn w = ρn . Cos + iSen J K L J K L ϕ + 2kp n ϕ+2kp n N O P N O P Con k ∈ Z; 0 ≤ k < n (n ∈ N*) (Segunda fórmula de Moivre) NÚMEROS COMPLEJOS 44 SAN MARCOS REGULAR 2014 – IIÁLGEBRATEMA 0 Problema 1 Si: z = 1 + 3 i, en que i es la unidad imaginaria entonces Z6 vale: A) 40 B) 48 C) 56 D) 64 E) 72 Resolución: Z6 = (Z3)2 = [(1 + 3i)3]2 = [13 + 3(1)2 3(1)( 3i)2 + ( 3i)3]2 = [1 + 3 3 i – 9 – 3 3 i] 2 = (–8)2=64 Respuesta: 64 PROBLEMAS RESUELTOS Problema 2 Si: |z+16| = 4 |z+1|. Calcular |z| A) 2 B) 4 C) 2 2 D) 2 E) 4 2 Resolución: Volviendo a escribir |z+16| = |4z+4| [(z+16)+(4z+4)][(z+16)–(4z+4)]=0 (5z + 20)(–3z+12)=0 z={–4;4}, luego |z| = 4 Respuesta: 4 Problema 3 Si se cumple: x + yi 1+i= 8n+4 Hallar x. A) 24n B) 24n+2 C) 44n+1 D) –24n+2 E) –24n+1 Resolución: x+yi = (1+i)8n+4 = [(1+i)2]4n+2 = [2i]4n+2 x+yi = 24n+2. i4n+2 = –24n+2 i2 = –1 14243 Respuesta:–2 1. ¿Cuál debe ser el valor de x para que el número complejo Z=(x– 4)+(x2–4x+3)i sea un número real? A) 3 B) 1 C) 0 D) 4 E) {1,3} 2. El módulo del número complejo (1+3i)4 es: A) 256 B) 100 C) 81 D) 64 E) 16 3. La forma algebraica del número complejo Z = Cos 3p 4 + iSen 3p 4 es A) –1 2 i 2 + B) –1 4 i 4 + C) + i22 2 2 D) +32 3i E) + i 2 –1 2 2 4. El producto (a+bi)(3+2i) es un número real. El valor de 2a + 3b es: A) –3 B) –2 C) 0 D) 2 E) 3 5. Sea: Z = (1+i)10 Halle: Im(z) A) 32 B) 10 C) 64 D) 128 E) 256 6. El cociente del número complejo a+ib por el número complejo no nulo c+id será un número real si: A) a b = c d B) a+b = c+d C) ac = bd D) a+c+b+d=0 E) Ninguna respuesta anterior 7. Sean: z=1+i; w = 1 – i Calcule: E= 100J K L N O P z w A) 5 B) 2 C) 4 D) 3 E) 1 8. ¿Qué valor asume “k”, si k+3i 2–5i es un complejo imaginario puro? A) 2 B) –2 C) 15 D) 15/2 E) 1 9. Simplificar: (1–i) 302+(1+i)301 (1+i)302+ (1–i)301 A) –i B) i C) 1 D) –1 E) 1+i 10. De la igualdad: (1+i)5 + (1–i)3 = a + bi Halle el valor de “ab” A) 36 B) –36 C) 6 D) 30 E) –6 11. Calcule “a” para que: z = 2+2ai 1+2i sea un complejo real. A) 3 B) 1 C) 1/2 D) 2 E) 1/3 12. Si el resultado de: (1+i)2+(2+i)2+(3+i)2+...+(20+i)2 es igual a: m+ni, halle: 7n–m 30 A) 1/2 B) 0 C) 3 D) 2 E) –3 PROBLEMAS DE CLASE 11SAN MARCOS REGULAR 2014 – II ÁLGEBRA TEMA 1 SNII2X1 ÁLGEBRA TEMA 1 EXPRESIONES ALGEBRAICAS DESARROLLO DEL TEMA TEORÍA DE EXPONENTES 1 an = a.a. .........a n veces 144424443 2 am . an = am+n 3 = am–na m an 4 a0 = 1 Si: a ≠ 0 5 a–n = 1an an = 1 a–n –n n =a b b a N O P N O P J K L J K L 6 n m = =amn N O P N O P J K L J K L am an 7 N P J L a m = amnp n p 8 N P J L a m . bp cr = amnqs.bpqs.crs. 14 2 4 3 14 2 4 3 n q s 9 (a.b.c)n = an.bn.cn 10 a b an bn N O P J K L n = 11 n am = am/n 12 n nam amp= = amp/n p 13 A B A.Bn n n. = 14 A n n Bn = A B 15 m n p A = A mnp 16 br amn.br n nam =. 17 am br cs. n p q = am/n.br/np.cs/npq ampq.brq.csn.p.q 18 am = amn 1/n 19 ap = m/n anp m 20 A = =–n A n n 1 1 A 21 Si: xx x. .. ∞ = a → x = aa 22 .. .∞ xx xx xx = x 23 A A A A=... ∞ n n n n–1 24 A = n+1A A… n n n A EXPRESIONES ALGEBRAICAS 22 SAN MARCOS REGULAR 2014 – IIÁLGEBRATEMA 1 Problema 1 Si xy = 2 (donde x > 0), halle el valor de la siguiente expresión: (4x y )x –y . (xx y ) y + (x2)–y 2x2y – 6x–y A) 3 B) 11/4 C) 16/5 D) 13/4 E) 16/3 Resolución: 4x yNO P N O P J K L J K L 1 xy . + xy 2 (xy) 1 xy 6 xyx y N O P J K L 2 2 – Reemplazando: 42 N O P N O P J K L J K L 1 2 . + (2) 2 (2) 1 2 6 2 (2) 2 2 – = = 16 + 8 – 3 1 4 13 4 Respuesta: 13/4 PROBLEMAS RESUELTOS 25 A A A =... n radicales m m m mn A mn–1 m–1 26 A m m m = A A… "n" impar "n" radicales mn A mn+1 m+1 "n" par mn A mn–1 m+1 27 n(n+1)+...∞ –n = n+1 n(n+1) +n(n+1)+ POTENCIA DE UN EXPONENTE 28 amn p = a m nP POTENCIA DE UN EXPONENTE 29 Si: ax = an; entonces x = n 30 Si: xn = an; entonces: x = a 31 Si: xx = bb; entonces: x = b 32 Si: xx = xb; entonces: x = 1; x = b Recordar: 2n representa a un número par. 2n – 1 representa a un número impar. n = {1,2,3,4,5,6,7,...} (–a)2n = + (a)2n (–a)2n–1 = –(a)2n–1 Suma de los n primeros números enteros: 1+2+3+...+n = (n+1)n 2 Suma de los cuadrados de los n primeros números enteros: 12+22+32+...+n2 = (n+1)(2n+1)n 6 Suma de los n primeros números pares: 2 + 4 + 6 + ... + 2n = n(n+1) Problema 2 Si 5x = m y 5z = n, halle el valor de (0,04)–x+2z A) m2.n–4 B) m1/2.n–4 C) m2.n–1/4 D) m–2.n4 E) m2.n4 Resolución: 1 25 N O P J K L –x+2z = (5)–2x+4z = .(5x) –2 (5z) 4 (0,04)–x+2z = Reemplazando: m–2.n4 Respuesta: m–2.n4 Problema 3 Si a + b = 1 y ab = 2 Simplifique la siguiente expresión. (ab+ba)(aa+bb)–(2a/2+2b/2) A) ab+1 B) ba+1 C) 1 D) a+1 E) 0 Resolución: Efectuando. ab+a+(ab)b+(ba)a+ba+b–(2a/2+2b/2) Reemplazando: a1+ 2 b+ 2a+b1–2a/2–2b/2 a + b = 1 Respuesta: 1 EXPRESIONES ALGEBRAICAS 33SAN MARCOS REGULAR 2014 – II ÁLGEBRA TEMA 1 PROBLEMAS DE CLASE EJERCITACIÓN: 1. Hallar "x", si se cumple: 3x+4=272x–1 A) Cero B) 3 C) 2 D) 4/5 E) 7/5 2. Hallar "x", si se cumple: 4x.4x–1=64 A) 7/4 B) 2 C) 5/4 D) 1/2 E) 4/7 3. Hallar "x", si se cumple: 1 a3x = 3 ax–5 A) 1 B) 0,5 C) 1,5 D) 2 E) 2,5 4. Efectuar: x x x x. A) 1/x B) 1 C) x7/8 D) x E) Otro valor 5. El equivalente de: 2x+3.(3x–1)x 6x.x–x es: A) 1/8 B) 8 C) 1/6 D) 6 E) N.A. PROFUNDIZACIÓN 6. Simplificar: 156.124.59.63 1011.313.54 A) 2 B) 3 C) 1/2 D) 1 E) 5 7. Reducir: E = 38n.36 272n+1+93n+1 n A) 5 B) 7 C) 11 D) 12 E) 3n 8. Calcular el valor de: E = –41210.185 85.546 1 0,5 N O P J K L A) 3 B) 2 C) 6 D) 9 E) 16 9. Hallar "x", si se cumple: (0,001)x 27–3 –1 = 0,0001 A) 1 B) 2 C) 4 D) 8 E) 6 SISTEMATIZACIÓN 10. Hallar x en: x3+x3+x 3+x....∞ = 2 A) 5 B) 23 C) 2 D) 25 E) Otro valor 11. Reducir: 813 n 33 n 3 N O P J K L 8 33 n+1 A) 2 B) 1/2 C) 8 D) 4 E) 1/4 12. Hallar el valor de: M = [25x+2]50x,si: xx = (0,2)0,08 A) 8 B) 9 C) 25 D) 5 E) 125 11SAN MARCOS REGULAR 2014 – II ÁLGEBRA TEMA 2 SNII2X2 ÁLGEBRA TEMA 2 NÚMEROS REALES DESARROLLO DEL TEMA I. DEFINICIÓN Los números reales (desginados por r) incluyen tanto a los números racionales (positivos, negativos y el cero) como a los números irracionales. A. Números naturales (N) N = {0; 1; 2; 3; 4...} B. Números enteros (Z) Z = {...; –2; –1; 0; 1; 2...} C. Números racionales (Q) Son aquellos números que se pueden expresar como una fracción de términos enteros. Ejemplos: • 6 = 18 3 → 6 ∈ Q • 0,2 = 1 5 → 0,2 ∈ Q 4. Números irracionales (I) Son aquellos números que no se pueden expresar como una fracción de términos enteros. Ejemplo: • 5 • 7 3 • π = 3,141592... II. AXIOMAS DE LOS NÚMEROS REALES A. Axiomas de la adición 1. Si a y b ∈ r → (a+b) ∈ r Clausura 2. Si a+b = b+a; a, b ∈ r Conmutatividad 3. Si (a+b)+c = a+(b+c); a, b, c ∈ r Asociatividad 4. Si !0/a+0 = 0+a = a; a ∈ r Elemento neutro aditivo 5. Si a ∈ r! (–a) ∈ r /a+(–a) = a+(–a) Elemento inverso aditivo B. Axiomas de la multiplicación 1. Si a ∈ r y b ∈ r → (a.b) ∈ r Clausura 2. Si a.b = b.a; a.b ∈ r Conmutatividad 3. Si (a.b).c = a.(b.c); a.b.c ∈ r Asociatividad 4. Si !1/a.1 = 1.a = a; a ∈ r Elemento neutro multiplicativo 5. Si a ∈ r –{0}!(1/a) ∈ r /a.(1/a) = (1/a).a = 1 Elemento inverso multiplicativo III. RELACIÓN DE ORDEN Dado un conjunto A distinto del vacío donde se define r en A. r es una relación de orden en A si verifica las siguientes propiedades: • (a; a) ∈ r; ∀ a ∈ A (Propiedad reflexiva) • Si (a; b) ∈ r; ∧ (b; a) ∈ r ⇒ a = b (Propiedad antisimétrica) • (a; b) ∈ r; ∧ (b; c) ∈ r ⇒ (a; c) ∈ r (Propiedad transitiva) Entonces podremos decir que el conjunto A es ordenado usaremos los siguientes símbolos: > "mayor que" < "menor que"Estrictos 14 2 4 3 ≥ "mayor o igual que" ≤ "menor o igual que" No estrictos 14 2 4 3 A. Clases de desigualdad 1. Desigualdad absoluta Aquella que se verifica para todos los valores reales NÚMEROS REALES 22 SAN MARCOS REGULAR 2014 – IIÁLGEBRATEMA 2 que se asignen a las letras que intervienen en ella. Ejemplos: • x2+10 > 0 (Se verifica ∀ x ∈ r) • (a–b)2 > –1 (Se verifica ∀ a; b ∈ r) 2. Desigualdad condicional Aquella que se verifica para determinados valores de sus letras (inecuaciones). Ejemplos: • x–5 > 3 (Se verifica solo para x>8) • (x–1)2 ≤ 0 (Se verifica solo para x=1) B. Definiciones relativas a desigualdad 1. "a" es positivo ↔ a > 0 2. "a" es negativo ↔ a < 0 3. a > b ↔ a – b > 0 4. a < b ↔ a – b < 0 5. a ≥ b ↔ a > b ó a=b 6. a ≤ b ↔ a < b ó a=b C. Teoremas relativos a desigualdades Siendo a; b; c; d ∈ r 1. Si a > b ∧ b > c ⇒ a>c (Propiedad transitiva) 2. Si a > b ∧ c ∈ r ⇒ a± c >b± c 3. Si a > b ∧ c > 0 ⇒ ac >bc 4. Si a > b ∧ c < 0 ⇒ ac <bc 5. Si a>b ⇒ c>da+c>b+d 6. Si a>b ⇒ c<d a–c>b–d 7. Si a; b; c tienen el mismo signo a<b<c ⇒ 1 a > 1 b > 1 c 8. Siendo a; b; c del mismo signo a<b<c ∧ "n" impar ⇒ an < bn < cn 9. Siendo a<b<c ∧ "n" par • Si: a; b; c positivos ⇒ an < bn < cn • Si: a; b; c negativos ⇒ an > bn > cn • Si: a y c de signos contrarios ⇒ 0 < bn < mayor potencia hallada IV. INTERVALOS Los intervalos son subconjuntos de números reales que gráficamente son segmentos de recta o semirecta y cuyos elementos satisfacen ciertas desigualdades. Son de varias clases: A. Intervalo cerrado [a; b] = {x ∈ r /a ≤ x ≤ b} en el cual se incluye los extremos "a" y "b". ba x +∞–∞ B. Intervalo abierto 〈a; b〉 = {x ∈ r /a < x < b} en el cual no se incluye los extremos "a" y "b". ba x +∞–∞ C. Intervalo semiabierto o semicerrado [a; b〉 = {x ∈ r /a ≤ x < b} ba x +∞–∞ 〈a; b] = {x ∈ r /a < x ≤ b} ba x +∞–∞ D. Intervalo infinito o no acotado 〈a; +∞〉 = {x ∈ r /x > a} a x +∞–∞ [a; +∞〉 = {x ∈ r /x ≥ a} a x +∞–∞ 〈–∞; b] = {x ∈ r /x ≤ b} b +∞–∞ x Observaciones: • r = 〈–∞; ∞〉 • r+ = 〈0; ∞〉 • r– = 〈–∞; 0〉 V. OPERACIONES CON INTERVALOS A. Unión y disyunción "∪" A ∪ B = {x ∈ r /x ∈ A ∨ x ∈ B} Ejemplo: Sean: A = [2; 5〉 hallar "A ∪ B" B = [4; 7〉 Graficando: 42 5 7 Luego: A ∪ B = [2; 7〉 A ∪ B = {x/2 ≤ x < 7} B. Intersección y conjunción "∩" A ∩ B = {x ∈ r /x ∈ A ∧ x ∈ B} NÚMEROS REALES 33SAN MARCOS REGULAR 2014 – II ÁLGEBRA TEMA 2 Ejemplo: Sean: A = [4; 9〉 hallar "A ∩ B" B = 〈6; 12〉 Graficando: 64 9 12 Luego: Sean A ∩ B = 〈6; 9〉 A ∩ B = {x/6 < x < 9} C. Diferencia A – B = {x ∈ r /x ∈ A ∧ x ∉ B} Ejemplo: Sean: A = [3; 10〉 hallar "A – B" B = 〈5; 8〉 Graficando: 53 8 10 Luego: A – B = [3; 5] ∪ [8; 10〉 A – B = {x/3 ≤ x ≤ 5 ∨ 8 ≤ x < 10} D. Complemento Ac; A' A' = {x ∈ r /x ∉ A} Ejemplo: Sean: A = [2; 7〉 hallar "A" Graficando: 2 7 A' = 〈–∞; 2〉 ∪ [7; +∞〉 A' = {x/x < 2 ∨ x ≥ 7} VI. RADICACIÓN EN r a n = b ↔ bn = a Donde: n = índice (n ∈ r) a = radicando (a ∈ r) b = raíz (b ∈ r) Además se debe cumplir que: +Par = + +Impar = + –Par = No existe –Impar = – Ejemplos: • –8 3 = –2 porque (–2)3 = –8 • 29 3 3 9porque 25 5 5 25 = = • 33 0,027 0,3 porque ( 0,3) 0,027– = – – = – A. Exponente fraccionario Sea ∈ ∧ mnm Q a existe,entonces: n m mn nmna a a= = Ejemplos: • 2 23 238 8 2 4= = = • ( ) 1 3 31 1 1 27 27 3 – = – = – Nota: Recordar los tipos de exponentes estudiados: • an = a.a.a...a; n∈ N • n n n 1 1a aa – = = • a0 = 1 • m n mna a= B. Teoremas Consideramos expresiones bien definidas, entonces se cumple: 1. Raíz de una multiplicación o división n n n n n n a aa b a b; b b ⋅ = = Ejemplos: • 33 327 64 27 64 3 4 12 ⋅ ⋅ ⋅ – = = – = – • 3 3 3 64 64 4 27 327 = = • 3 5 5 52 16 2 16 32 2⋅ ⋅= = = • 4 4 4 4 48 48 16 2 243 81 3243 = = = 2. Raíz de una raíz a. m n nma a= Ejemplo: 6 63 6 664 2 2 2= = = b. nk nmk ma a= Ejemplo: 33 4 312 8 2 4 2( 3) ( 3) ( 3) 9⋅ ⋅– = – = – = NÚMEROS REALES 44 SAN MARCOS REGULAR 2014 – IIÁLGEBRATEMA 2 3. Radicales sucesivos a. m p mnpn m mna b c a b c⋅ ⋅= Ejemplo: 3 5 30630 3049 64 2 49 64 2⋅ ⋅= = 7.2.2 = 28 b. (an+b)p c pm na b c mnpx x x x + = Ejemplo: (2 4 3)5 1 28 3 4 52 3 60 155 5 5 5 5 ⋅ + + = = C. Radicales dobles A B x y± ±= • Caso I a b 2 ab a b;a 0;b 0> >+ + = + a b 2 ab a b;a 0;b 0> >+ – = – Ejemplo: 38 2 72 36 2 2 36(2) 36 2 6 2 + = + + = + = + • Caso II 2 a c a ca b 2 2 donde : c a b ± ±+ –= = – Nota: • a2 – b es un cuadrado perfecto Ejemplos: • 2 7 40 ;a 7 b 40 c 7 40 9 3 ∧+ = = = – = = • 7 3 7 37 40 2 2 5 2 ∴ + –+ = + = + VII. RACIONALIZACIÓN Consiste en transformar una fracción con denominador irracional a una fracción equivalente con denominador racional. • Factor racionalizante (F.R.) Dados: N: Numerador de la fracción Di: Denominador irracional Dr: Denominador racional eq N F.R. N F.R.F F Di F.R. Dr ⋅⋅ →= = Principales casos Denominador irracional Factor racionalizante Denominador racionalizado Condición básica n ma n n ma – a n > m a b a b + – a b a b – + a – b a – b a; b ∈ R+ 3 3 3 3 a b a b + – 2 23 3 3 2 23 3 3 a ab b a ab b – + + + a + b a – b a; b ∈ R+ Ejemplos: • 5 5 52 2 2 5 5 5 53 3 2 5 N N m N m N m mm m m m ⋅= = = • ( ) ( ) 2 5 32 2 5 3 5 35 3 5 3 5 3 2 5 3 5 3 2 ⋅ ––= = –+ + – –= = – PROBLEMAS RESUELTOS Problema 1 Halle el conjunto de los números reales x, tal que la suma del número x y su inverso multiplicado sea mayor que 2. A) {x ∈ R /x > 0 ∧ x ≠ 1} B) {x ∈ R /x > 1} C) {x ∈ R /x < 1} D) {x ∈ R /x < –1} E) {x ∈ R /x ≠ 0} UNMSM 2011 - II NIVEL INTERMEDIO Resolución: (x –1)2 >0; x ≠ 1 x2 –2x+1 > 0 ⇒ x2+1> 2x Si x > 0 ⇒ x 2+1 x >2 x + 1 x > 2 ∴{x ∈ R /x > 0 ∧ x ≠ 1 } Respuesta: {x ∈ R /x > 0 ∧ x ≠ 1} NÚMEROS REALES 55SAN MARCOS REGULAR 2014 – II ÁLGEBRA TEMA 2 Problema 2 Si b > 0; a2 ≤ b y a b1 2 b ≤ + , determine b a+ A) 2 ab B) 3a C) 2b D) 2a E) 2 UNMSM 2011 - II NIVEL INTERMEDIO Resolución: • De 2a b b a b...(I)≤ ⇒ ≤ ≤– • De a b1 2 b a b 2 b b a...(II) ≤ ⇒ ≤ ≤ + + De (I) y (II) a b a b a b ≤ ∧ ≥ ∴ = b a a a 2a⇒ + = + = Respuesta: 2a Problema 3 Si a y b son dos números reales positivos y 1 2 ≤ ab a+b determine el valor de a2–b2. A) 1 B) 0 C) 3 D) 5 E) 7 UNMSM 2005 - II NIVEL INTERMEDIO Resolución: Del dato: a+b 2 ≤ ab Pero: a+b 2 ≥ ab Esto solamente se cumple si: a=b Luego: a2–b2=0 Respuesta: 0 PROBLEMAS DE CLASE EJERCITACIÓN 1. Si 1 < x ≤ 5, halle la variación de: E = x2 – 6x + 13 A) 〈4; 8〉 B) 〈–4; 8〉 C) [4; 7] D) [–6; 13] E) [4; 8] 2. Simplificar: 1 2 1N 2 1 3 1 3 2 = + – + – + A) 2 2 B) 2 3 C) 2 D) 3 E) 3 2 3. Halle el denominador racionalizado de: 5 3 2 nE m n = A) m B) n C) m2 D) mn E) m2n2 4. Indique el numerador luego de racionalizar: 7 4 5 6xT 9x y = A) 7 xy B) 7 2 26 x y C) 7 3 22 x y D) 7 2 32 6x y E) 3 22 243x y 5. Reducir: 5 3 5 3 5 3 5 3 + –– – + A) 2 5 B) 3 6 C) 2 3 D) 2 15 E) 2 6 PROFUNDIZACIÓN 6. Si A = 〈–7;–1〉 ∪ 〈4;12]; B = 〈–∞;–3〉 ∪ 〈7;19] halle la suma del mayor valor entero negativo, con el menor valor entero positivo. A) 3 B) 4 C) 5 D) 6 E) 7 7. Sean los conjuntos: A = 〈–∞;2〉 ∪ [7;+∞] y B = 〈4;10〉 indique el conjunto A'∩B A) 〈4;7〉 B) [4;7] C) 〈4;7] D) 〈2;7] E) [2;7〉 8. Transformar a radicales simples: 12 140+ A) 7 5– B) 7 5+ C) 35 1+ D) 7 2 3+ E) 3 2– 9. Efectuar: A 9 80 7 48 8 60= + + – – – A) 4 B) 5 C) 6 D) 7 E) 8 SISTEMATIZACIÓN 10. Calcular el valor de (a–b) si se cumple: 11 4 x 3 ; x [ 1;7] a 8x 18 b ≤ ≤ ∀ ∈+ – + A) 62 B) 63 C) 64 D) 65 E) 66 11. Indicar el denominador después de racionalizar: 9 9 6E 1000 8 = + A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5 12. Reducir: T 38 12 2 26 8 3 1= + + – + A) 6 B) 3+ 2 C) 6– 1 D) 6 + 1 E) 3– 2 11SAN MARCOS REGULAR 2014 – II ÁLGEBRA TEMA 3 SNII2X3 ÁLGEBRA TEMA 3 ECUACIONES E INECUACIONES LINEALES DE SEGUNDO GRADO DESARROLLO DEL TEMA I. ECUACIÓN DE PRIMER GRADO Ó ECUACIÓN LINEAL Forma: ax + b = 0; a ≠ 0 . Donde: "x" es la incógnita de la ecuación, además: C.S. = – b a Análisis de la ecuación paramétrica ax + b = 0 Se presentan los siguientes casos: • Si: a ≠ 0 ⇔ la ecuación es compatible determinado también llamada ecuación consistente determinado (tiene un número finito de soluciones, para la ecuación analizada tiene solución única) • Si: a = 0 ∧ b = 0 ⇔ la ecuación es compatible indeterminado también llamada ecuación consistente indeterminado (tiene infinitas soluciones) • Si: a = 0 ∧ b ≠ 0 ⇔ la ecuación es incompatible ó inconsistente también llamada ecuación absurda (no no tiene solución) II. ECUACIÓN DE SEGUNDO GRADO Ó ECUACIÓN CUADRÁTICA Forma: ax2 + bx + c = 0; a ≠ 0 . Donde: "x" es la incógnita de la ecuación. Resolución: • Factorizando: aplicaragrupación de términos, identidades ó aspa simple. • Por fórmula general: 2 1,2 b b 4acx 2a ±– –= • Completando cuadrados: formar un trinomio cuadrado perfecto. III. PLANTEO DE ECUACIONES Para resolver el problema relativo a números o cantidades desconocidos se debe expresar una información escrita en idioma normal, en el simplificado idioma de las proposiciones matemáticas, las cuales nos permiten operar con mas comodidad y rapidez que otros procedimientos. Esto implica realizar una especie de traducción de situaciones de la vida real, al simbolismo matemático, tarea que constituye el argumento más útil en todo el proceso de solución. Procedimiento para resolver problemas Seguir las siguientes pautas: 1. Representación de las cantidades desconocidas o incógnitas por variables (x; y; z; etc) 2. Planteo de las ecuaciones que relacionan a las incógnitas con los datos del problema. 3. Solución de las ecuaciones planteadas, esto es determinar los valores de las variables. 4. Prueba o verificación de los valores obtenidos para ver si cumplen las condiciones del problema. IV. INECUACIÓN DE PRIMER GRADO Ó INECUACION LINEAL Forma: ax + b ≥ 0; ax + b ≤ 0; ax + b < 0; ax + b > 0; a ≠ 0 Donde: "x" es la incógnita de la inecuación. Para realizar la solución, tener presente los siguientes teoremas. • a + c > b + c; a; b; c ∈ R • Si: a > b, entonces: ac > bc; c > 0 • Si: a > b, entonces: ac < bc, c < 0 • Si: a > b, entonces: a c > b c ; c > 0 • Si: a > b, entonces: a c < b c ; c < 0 ECUACIONES E INECUACIONES LINEALES DE SEGUNDO GRADO 22 SAN MARCOS REGULAR 2014 – IIÁLGEBRATEMA 3 V. INECUACIÓN CUADRÁTICA Forma general: P(x) = ax 2 + bx + c 0; a ≠ 0 Donde: {a;b,c} ⊂ R. Del rectángulo se obtiene: ax2 + bx + c > 0; ax2 + bx+c < 0; ax2 + bx + c ≥ 0; ax2 + bx + c ≤ 0 . La solución de la inecuación depende del primer coeficiente y del discriminante: ∆ = b2 – 4ac. Primer caso: Si: ∆ > 0; (a > 0), el polinomio: ax2 + bx + c, es factorizable en el campo real, para resolver utilizaremos el método de los puntos críticos. a(x – x1) (x – x2) 0 Procedimiento: 1. Se factoriza el polinomio. 2. Hallar los dos puntos criticos, luego se ordenan en la recta real en forma creciente. 3. Es indispensable que el primer, coeficiente de cada factor lineal se positivo, por ellos se colocan entre los puntos criticos los signos (+) y (–) alternadamente de derecha a izquierda; comenzando por el signo (+). 4. Si tenemos: P(x) = ax 2 + bx + c < 0 ó P(x) = ax 2 + bx + c ≤ 0 El conjunto solución estará formado por los intervalos donde aparezca el signo (–). En forma análoga: P(x) = ax 2 + bx + c > 0 ó P(x) = ax 2 + bx + c ≥ 0 Segundo caso: Si: ∆ = 0; (a > 0), el polinomio: ax2 + bx + c, se transforma a un trinomio cuadrado perfecto de la forma: (x + n)2 . Resolviendo cada una de las desigualdades: a. (x + n)2 ≤ 0 → se verifica C.S = R b. (x + n)2 > 0 → se verifica x ∈ R – {–n} c. (x + n)2 < 0 → se verifica x = φ d. (x + n)2 ≤ 0 → se verifica C.S = {–n} Tercer caso: Si: ∆ = 0; (a > 0), el polinomio: ax2 + bx + c, se transforma a un cuadrado perfecto más un cierto número real positivo, de la forma: (x + n)2 + k; k > 0 Resolviendo cada una de las desigualdades: a. (x + n)2 + k > 0 → se verifica A x ∈ lR b. (x + n)2 + k ≥ 0 → se verifica A x ∈ lR c. (x + n)2 + k < 0 → C.S = φ d. (x + n)2 + k ≤ 0 → C.S = φ Teorema del trinomio positivo Si el polinomio: P(x) = ax 2 + bx + c; {a; b; c} ⊂ R tiene discriminante (∆ = b2 – 4ac) negativo y (a > 0), entonces: ax2 + bx + c > 0; ∀ x ∈ R PROBLEMAS RESUELTOS Problema 1 Si las ecuaciones en "x" x2 + x + 2 = 0 x2 + 2x +b = 0 Tienen una raíz común, calcule: 5(a – b)2 b – 2a ; b ≠ 2a A) 5 B) 4 C) 6 D) 1 E) 3 UNMSM 2014 - I NIVEL INTERMEDIO Resolución: Sea "n" la raíz común de ambos ecuaciones, reemplanzando: n2 + n + a = 0 n2 + 2n + b = 0 – n + a – b = 0 n = a – b (–) Luego, reemplazamos en la primera ecuación: (a – b)2 + (a – b) + a = 0 (a – b)2 = b – 2a Nos piden: 5(b – 2a) b – 2a = 5= 5(a – b)2 b – 2a Respuesta: 5 Problema 2 En una fiesta se observa que en un determinado instante el número de parejas que bailan es la mitad del número de hombres que no bailan y el número de mujeres que no bailan es el cuádruple del número de hombres que bailan. Si en total hay 120 personas, ¿cuántos hombres hay en dicha fiesta? A) 30 B) 15 C) 45 D) 60 E) 75 UNMSM 2014 - I NIVEL INTERMEDIO Resolución: Del enunciado: Hombres Bailan No Bailan x x 2x 4x Mujeres Total de personas = x + x + 2x + 4x = 120 x = 15 Nos piden: El numero de hombres = 3x = 3(15) =45 Respuesta: 45 Problema 3 El número de canicas que tiene Andrés es mayor en 10 que el cuadrado de un número N y menor en 3 que el cuadrado del número N+1. ¿Cuántos canicas tienen Andrés? A) 26 B) 36 C) 46 D) 42 E) 48 UNMSM 2013 - II NIVEL INTERMEDIO Resolución: Sea "x" el número de canicas de Andrés . Del enunciado: x = N2 + 10 x = (N + 1)2 – 3 Igualando: N2 + 10 = (N + 1)2 – 3 → N = 6 Se pide: x = 62 + 10 = 46 Respuesta: 46 ECUACIONES E INECUACIONES LINEALES DE SEGUNDO GRADO 33SAN MARCOS REGULAR 2014 – II ÁLGEBRA TEMA 3 PROBLEMAS DE CLASE EJERCITACIÓN 1. Sea la ecuación de incognita "x": (2m – 10)x + (m2 – 5) = 0 es compatible determinado, indique el valor que no puede tomar "m". A) 3 B) 5 C) 7 D) 9 E) 11 2. Resolver: 3x2 – 6x – 1 = 0 A) 3 2 3 3 + B) 3 3 3 + C) 3 3 3 – D) 2 3 3 3 – E) 1 3. La suma de los cuadrados de 2 números enteros, positivos y consecutivos es 113. Hallar el cuádruplo del menor, disminuido en 4. A) 20 B) 28 C) 24 D) 32 E) 35 4. Resolver: 2 – [4 – (x – 1)+2(x – 3)] ≤ x – [2 – 3x] A) x ≤ 1 B) x ≥1 C) x ≥ 0 D) x ≤ 4 E) x < 2 5. Resolver: 2x2 – 7x + 6 ≤ 0 A) [2; +∞> B) [– 3/2; 2] C) [3/2; 2] D) <–∞; 2] E) <4; +∞ > PROFUNDIZACIÓN 6. Resolver: 2 2x(a b) (a b) (a b)(x 1) x 1 a b 1 + + + – + + + + + + es igual a: a2 + b2 – a – b + 1+2ab A) a – b B) a + b C) a2 – b2 D) a + ab +1 E) a + 1 7. Indicar una de las raíces de la ecuación: x2 + x + 1 = 0/ i = – 1 A) 1 3 2 – + B) 1 3 2 – – C) 1 3 i 2 – + D) 1 3 i 2 + E) 1 8 i 2 – 8. Resolver: (x + 1) (x + 2) (x + 3) ≤ x3 + 6x2 + 10x + 12 A) x ≤ 1 B) x ≤ 4 C) x ≤ 6 D) x ≥ 6 E) x ∈ φ 9. Resolver: x2 + 2x – 1 < 0 A) <– 2; 2> B) <– 2–1; – 2+ 1> C) <1 – 2; 1+ 2> D) <– 2 –1; 2 – 1> E) <–2 – 2; 2 – 2> 10. Resolver el sistema: 5x – 1 < x2 + 2x + 1<7x – 3 A) ] –∞; 2[ B) ] 4; +∞[ C) ] 1; 5[ D) ] –∞; 2[ ∪ ]– 4; +∞[ E) ]2; 4[ SISTEMATIZACIÓN 11. En la siguiente ecuación: 22 2 2y y 1x x 2 5 x 1 2y 1+ – –+ – + = – Determinar el valor de "y" si x = 1 A) 1 B) 0,1 C) 0 D) –3 E) A ó D 12. Al resolver: (x – 2) (x + 1)(x– 3) > (x – 1)(x+2) (x+4) se obtiene como conjunto solución: x ∈ < a; b>. Indique "a + b". A) 2/3 B) –1/9 C) –9 D) 1/3 E) –3 11SAN MARCOS REGULAR 2014 – II ÁLGEBRA TEMA 4 SNII2X4 ÁLGEBRA TEMA 4 VALOR ABSOLUTO Y NÚMEROS COMPLEJOS DESARROLLO DEL TEMA El valor absoluto de un número real “x”, se define como aquel número real no negativo que se denotas por |x| donde: |x| = , 0 , x si x x si x 0< $ - ) Ejemplos: • |6| = 6, solo se borran las barras, pues 6 es positivo • |–8| = –(–8) = 8; al borrar las barras se cambia de signo de –8 a 8, pues –8 es negativo • |3| = 3 puesto que 3 > 0 • |–4| = –(–4) = 4 puesto que –4 < 0 • |x2+x+1| = x2+x+1 porque x2+x+1 > 0, ∀ x ∈ R PROPIEDADES 1. El valor absoluto de un número real nunca es negativo, es decir: |x| ≥ 0; ∀ x ∈ R 2. Si dos número reales se diferencian sólo en el signo sus valores absolutos son iguales, es decir: |–x| = |x|; ∀ x ∈ R 3. El cuadrado del valor absoluto de un número real es igual al cuadrado dedicho número real |x|2 = x2; ∀ x ∈ R 4. |x.y| = |x||y|; ∀ x, y ∈ R 5. y x y x = ; y ≠ 0 6. x2 = |x|; ∀ x ∈ R DESIGUALDAD TRIANGULAR El valor absoluto de la suma de dos número reales “x” e “y” es menor o igual que la suma de los valores absolutos de “x” e “y”. |x + y| ≤ |x| + |y| ↔ x, y ∈ R |x + y| = |x| + |y| ↔ xy ≥ 0 |x + y| < |x| + |y| ↔ xy < 0 ECUACIONES CON VALOR ABSOLUTO Vienen a ser igualdades condicionales, los cuales frecuentemente se presentan en las siguientes formas: |x| = 0 ↔ x = 0 |x| = y ↔ [y ≥ 0 ∧ (x = y ∨ x = –y) |x| = |y| ↔ (x = y ∧ x = –y) INECUACIONES CON VALOR ABSOLUTO Vienen a ser desigualdades relativas, las cuales frecuentemente se presentan en las siguientes formas: |x| < y ↔ [y > 0 ∧ (–y < x < y) |x| > y ↔ (x < –y ∨ x > y) |x| < |y| ↔ |x|2 < |y|2 ↔ x2 < y2 VALOR ABSOLUTO VALOR ABSOLUTO Y NÚMEROS COMPLEJOS 22 SAN MARCOS REGULAR 2014 – IIÁLGEBRATEMA 4 Al resolver la ecuación x2 + 4 = 0, obtenemos las raíces –4 y – –4, o sea números no reales. Si consideramos U = R, tenemos como conjunto solución el conjunto vacío, esto es, S=∅. La solución de ecuaciones de este tipo pasan a ser posibles debido a la introducción de un elemento matemático, denominado unidad imaginaria, que será indicado por la letra i tal que: i = –1 o i2 = –1 En manuscritos fechados en 1777 y publicado posteriormente en 1794, el matemático suizo, Leonhard Euler (1707-1783) fue el primero en utilizar la letra i para representar –1. A partir de la unidad imaginaria, comienza a configurarse un nuevo conjunto, el de los números complejos, que será indicado por C. I. POTENCIAS DE I Vemos ahora como podemos calcular potencias de i. i0 = 1 i1 = i i2 = – i i3 = i2.i = (–1)i = –i i4 = i3.i = (– i)(i) = –i2=1 i5 = i4.i = (1)(i) = i i6 = i5.i = (i)(i) = i2=–1 i7 = i6.i = (–1)(i) = –i i8 = i7.i = (– i)(i) = –i2 = 1 Observamos los valores obtenidos para esas potencias verificamos que ellas se realicen cada grupo de cuatro potencias, asumiendo los valores de: 1, i, –1 y – i II. PROCESO PRÁCTICO PARA CALCU- LAR POTENCIAS DEL I Dado in, con n ∈ N tenemos: n n=4k+r⇒4 krresiduo El resto de la división de n por 4 seria siempre uno de estos valores: 0,1,2 ó 3 in = i4k+r = in = iri4k . ir ⇒ siempre igual a 1 Por lo tanto el valor de la potencia i depende del resto r, observe el cuadro. Valor de r 0 1 2 3 Valor de ir 1 i –1 –i Ejemplos: i250 i250=i2 = –1→ →250 4622 i931 i931=i3 = –i→ →931 42323 III. FORMA ALGEBRAICA DE UN NÚMERO COMPLEJO Todo número complejo puede ser expresado con la forma. z = a + bi Denomina forma algebraica, en el cual a y b son números reales e i es la unidad imaginaria. El número a es la parte real de z y lo indicamos por Re(z) =a El número b es la parte imaginaria de z y lo indicamos por Im(z)=b. • Si Re (z) = 0, entonces z es un número imaginario puro. • Si Im(z) = 0, entonces z es un número real. Todo número real a es un número complejo a + Oi Luego R ⊂ C. Podemos visualizar esa relación de inclusión en el diagrama. C R Ejemplos: z = 2 + 7i ⇒ Re (z) = 2 e IM (z) = 7 z = –4i ⇒ Re (z) = O e IM (z) = – 4 IV. IGUALDAD DE NÚMEROS COMPLEJOS Dos números complejos Z1=a+bi e Zz = a+bi e Zz = c+di. Son iguales si y solamente si, sus partes reales e imaginarias fueron respectivamente iguales o sea: Z1= Z2 ⇔ a+bi = c+di ⇔ a = c y b = d V. OPERACIONES CON NÚMEROS COM- PLEJOS EN LA FORMA ALGEBRAICA A. Adición Sean los números Z1 = a + bi y Z2 = c + di, con a,b, c d ∈ R. Entonces tenemos: Z1+Z2 = (a+bi) + (c+di) = (a+c)+(b+d)i Parte real Parte imaginaria NÚMEROS COMPLEJOS VALOR ABSOLUTO Y NÚMEROS COMPLEJOS 33SAN MARCOS REGULAR 2014 – II ÁLGEBRA TEMA 4 • Ejemplo: Siendo Z1 = 3+4i y Z2 = –1+2i Determinar: Z1 + Z2 Z1 + Z2 = (3+4i) + (–1+2i) = (3–1)+(4+2)i = 2+6i B. Sustracción Sean los números complejos Z1 = a + bi y Zz = c + di con a, b, c, d ∈ R, entonces tenemos: Z1–Z2 = (a+bi) + (c+di) = (a–c)+(b–d)i Parte real Parte imaginaria • Ejemplo: Siendo Z1 = 5+i y Z2 = –1+3i Determinar: Z1 – Z2 Z1 – Z2 = (5+i) – (–1+3i) = 5+i+1–3i Z1 – Z2 = (5+1) + (i–3i) = 6 – 2i C. Multiplicación Consideremos los números compuestos Z1 = a + bi y Z2 = c + di con a, b, c, d ∈ R, entonces tenemos: Z1 . Z2 = (a+bi) . (c+di) = ac + adi + bci + bdi 2 Z1 . Z2 = ac + adi + bci + bd (–1) = ac + adi + bci – bd Z1 . Z2 = (ac – bd) + (ad + bc) i1442443 1442443 Parte real Parte imaginaria • Ejemplo: Siendo Z1 = 2 – 3i y Z2 = 1 + i determine Z1 . Z2 Z1 . Z2 = (2 – 3i)(1+i) = 2 + 2i – 3i – 3i 2 Z1 . Z2 = 2 + 2i – 3i + 3 = 5 – i VI. CONJUGADO DE UN NÚMERO COM- PLEJO Dado un número completo Z = a + bi, denominamos conjugando de Z al número complejo. Z = a – bi Ejemplo: Si: Z = 2 + 5i entonces: Z = 2– 5i Z = –4 + 2i entonces: Z = –4–2i Observación: El conjugado de un número real es el propio número. VII. PROPIEDADES DEL CONJUGADO Sean Z1, Z2 y Z3, números complejos cuales quiera. Entonces son validos las siguientes propiedades. • Z1 + Z2 = Z1 + Z2 • Z1 . Z2 = Z1 . Z2 • Z = Z ⇒ Z ∈ R • (Z) = Zn, con n ∈ N n • Z Z= VIII. DIVISIÓN DE DOS NÚMEROS COMPLEJOS EN FORMA ALGEBRAICA Sean los números complejos Z1 y Z2 con Z2 ≠ 0. El número complejo Z1 Z2 es obtenido multiplicando el numerador y denominador por conjugado del denominador, esto es: Z1 Z2 Z2 Z2 . Ejemplo: Siendo Z1 = 5 + 3i y Z2 = 1– 4i. Calcular Z1 Z2 Z1 Z2 = =.5 + 3i 1 – 4i 1 + 4i 1 + 4i 5 + 20i + 3i + 12i2 1–16i2 Z1 Z2 = = –7+23i 17 5 + 20i + 3i – 12 1+16 Z1 Z2 = + –7 17 23i 17 IX. REPRESENTACIÓN GEOMÉTRICA DE UN NÚMERO COMPLEJO Actualmente a la siguiente representación es conocida como Argand – Gauss. Ahora observe en el grafico la representación de un número complejo Z = a + bi, a, b ∈ R. P(a,b) y Eje imaginario b a x(eje real) Al punto P en el plano se le denomina afijo de Z. Podemos también indicar un número complejo Z = a + bi Como un par ordenado esto es: Z = (a,b) VALOR ABSOLUTO Y NÚMEROS COMPLEJOS 44 SAN MARCOS REGULAR 2014 – IIÁLGEBRATEMA 4 X. MÓDULO DE UN NÚMERO COMPLEJO Sea P el afijo de un número complejo Z = a + bi, denominase módulo de Z a la distancia de P hacia el origen (O, O). El módulo de Z será indicado por |Z| o por la letra griega ρ. Gráficamente tenemos: P ρ b y aO x Aplicando el teorema de Pitágoras en el triángulo rectángulo vemos: ρ2 = a2 + b2 = ⇒ ρ a2 + b2 Por lo tanto el módulo de un número complejo Z es dado por: |Z| = =ρ a2 + b2 Observación: ρ es real no negativo Ejemplo: Calcular el módulo de: Z = –3 + 4i a = –3; b = 4 entonces: r = = = = 5(–3)2 + 42 9 + 16 25 XI. PROPIEDADES DEL MÓDULO |Z| ≥ 0 |Z1 . Z2| = |Z1| . |Z2| |Z| = 0 ⇔ Z = 0 |Z| = |Z| = (Z2 ≠ 0) Z1 Z2 Z1 Z2 |Zn| = |Z|n XII. ARGUMENTO DE UN NÚMERO COM- PLEJO Sea P un afijo de un número complejo Z = a+bi repre- sentando en el plano. P ρ b y aO x ϕ Determine argumento de Z a la medida del ángulo ϕ, formado por el segmento OP y el eje x medido en radianes en sentido antihorario con O ≤ ϕ < 2p. Entonces tenemos: Sen ϕ = =y Cos ϕb ρ a ρ b = ;ρ Sen ϕ a = ρ Cos Reemplazando: En Z = a + bi Z = ρ (Cos ϕ + i Sen ϕ) Esa expresión es la forma trigonométrica de un número complejo Z = a + bi, de módulo ρ y argumento ϕ. Ejemplo: Dar la forma trigonométrica a: Z = –1 + i Tenemos: a = –1; b = 1 Módulo: ρ = ρ = ⇒(–1)2 + (1)2 2 Cos ϕ = ⇒ ⇒Cos ϕ Cos ϕ= = ––a ρ 1 2 2 2 Sen ϕ = ⇒ ⇒Sen Cos ϕ= =b ρ 1 2 2 2 Luego: ϕ = 3p 4 (135°) Por lo tanto: Z = 2 J K L Cos 3p 4 + iSen3p 4 N O P Gráficamente: y ϕ = 1 –1 0 x 3p 4 XIII. OPERACIONES EN FORMA TRIGONO- MÉTRICA Dados: Z1 = ρ1 (Cosϕ1 + iSen ϕ1) Z2 = ρ2 (Cosϕ2 + iSen ϕ2) Multiplicación: Z1 . Z2 = ρ1 . ρ2 [Cos(φ1 + ϕ2) + iSen(ϕ1 + ϕ2)] División: Z1 Z2 ρ1 ρ2 = Cos (ϕ1 – ϕ2) + iSen (ϕ1 – ϕ2) Con Z2 ≠ 0 Potenciación: Zn = ρn [Cosnϕ + isen nϕ] Con n ∈ N (Primera fórmula de Moivre) Radicación: W = Zn w = ρn. Cos + iSen J K L J K L ϕ + 2kp n ϕ+2kp n N O P N O P Con k ∈ Z; 0 ≤ k < n (n ∈ N*) (Segunda fórmula de Moivre) VALOR ABSOLUTO Y NÚMEROS COMPLEJOS 55SAN MARCOS REGULAR 2014 – II ÁLGEBRA TEMA 4 Problema 1 Halle la suma de los cuadrados de las raíces de la ecuación: 2|x – 3|2 – 7|x – 3| + 3 = 0 A) 105/2 B) 97/2 C) 109/2 D) 117/2 E) 113/2 UNMSM 2006-II Resolución: Haciendo |x – 3| = a Entonces: 2a – 7a + 3 = 0 2a –1 a –3 a = 1/2; a = 3 |x–3| = 1/2 |x–3|= 3 x = {7/2,5/2}; x = {6,0} ∑ cuadrados: 109/2 Respuesta: 109/2 Problema 2 Si: a, b y c son las soluciones no negativas de la ecuación ||x – 3| – 5| = 0 entonces el valor de a + b + c es: a) 16 b) 12 c) 6 d) 2 e) 10 Resolución: |x – 3| – 5 = 2 ∨ |x – 3| – 5 = –2 |x – 3| = 7 ∨ |x – 3| = 3 x = {10, –4} ∨ x = {6,0} Soluciones no negativas {10, 6, 0} \ ∑16 Respuesta: 16 Problema 3 Halle el conjunto solución de la ecuación |3x + 2| – |x – 1| = 2x + 3 A) [1+∞〉 B) {–3/2} C) {–3/2} ∪ [1+∞〉 D) [1+∞〉 – 21 – 7 3 n n 1 1 - + E) R UNMSM 2010-II Resolución: I) x < – 2/3 ∧ / ( ) x x x x OK 3 2 1 2 3 3 2 - - + - = + =- ) II) – 3 2 ≤ x < 1∧ ( ) x x x3 2 1 2 3 1 3 Q + + - = + = ) III) x ≥ 1 ∧ ( ) x x x3 2 1 2 3 3 3 R + - + = + = ) x ≥ 1 \ C.S. : {–3/2} ∪ [1,+∞〉 Respuesta: {–3/2} ∪ [1,+∞〉 PROBLEMAS RESUELTOS PROBLEMAS RESUELTOS EJERCITACIÓN 1. Resolver: |3x – 4| > 8 e indique el menor elemento entero positico del conjunto solución A) 4 B) 3 C) 5 D) –2 E) 1 2. Resolver: |4x – 5| ≤ 7 A) [–1/2; 3] B) [–2; 12] C) [–7; 7] D) [–2; 3] E) [–1/2; 12] 3. Si i3 4+ = x + yi Calcule: x2 + y2 A) –25 B) 4 C) 2 D) 5 E) 5 4. Calcule: (1 + i)2 + (1 – i)2 + i i i i 1 1 1 1 - + + + - A) 4i B) 2i C) 0 D) –2i E) –4i 5. Sean Z, W, ∈ C, tal que: Z + W = 3 + 4i Z + W = 3 + bi Halle: Re(Z) + Re(W) – b A) 3/2 B) 4 C) 7 D) 2 E) 5/4 PROFUNDIZACIÓN 6. Calcula “a” para que el complejo sea real: Z = i ai 1 2 2 + - A) 2 B) 4 C) –4 D) 8 E) –2 7. Resolver: |3x – 2| = x – 4 A) {–1} B) 2 3' 1 C) ;1 2 3-' 1 D) ∅ E) R 8. Sea Z = 2 + 3i. Calcule el área de la figura que se forma al unir los afijos de Z, Z, Z* A) 14 B) 6 C) 10 D) 12 E) 16 9. Resolver: | | | | x x 2 3 1 0# - - y dé como respuesta la suma de elementos enteros del conjunto solución A) –1 B) 0 C) 2 D) 3 E) –3 SISTEMATIZACIÓN 10. Halle el conjunto solución de: | |x3 2 1#- - A) [–1;5] B) 〈–∞;0] ∪ [4;+∞〉 C) [–1;0] ∪ [4;5] D) 〈–1;0] ∪ 〈 4;5] E) ∅ 11. Sean: a; b; x; y ∈ R tal que |a – b| + |x + y| = 0, calcular: b a y x+ A) 1 B) 2 C) 0 D) –1 E) –2 12. Sea el número complejo Z = (2 – 2i)n donde n ∈ N*. Si |Z| = 512, el número n es: A) primo B) cuadrado perfecto C) divisores D) múltiplo de 4 E) divisible por 3 11SAN MARCOS REGULAR 2014 – II ÁLGEBRA TEMA 5 SNII2X5 ÁLGEBRA TEMA 5 POLINOMIOS DESARROLLO DEL TEMA Este polinomio tiene la forma: P(x) = a0x n + a1x n – 1 + a2x n – 2 + ... + an Presenta los siguientes elementos: Grado: Es el mayor exponente de la variable "x": n. Coeficiente principal: Es el coeficiente del término que contiene el grado del polinomio: a0. Término independiente: Es aquel en el cual no está presenta la variable "x": an I. VALOR NUMÉRICO (V. N.) Es el valor del polinomio que se obtiene al reemplazar la variable por un valor constante. Ejemplo: Sea: P(x) = 3x 2 – 4x + 1 Reemplazamos la variable "x" por el valor de 2, obteniendo: P(2) = 3. 2 2 – 4.2 + 1 = 5 A. Cambio de variable Es aquella expresión que se obtiene al reemplazar la variable original por otra variable. Ejemplo: Sea: P(x) = 3x2 – 4x + 1 Reemplazamos la variable "x" por la nueva variable "m – 3" Obtenemos: P(m – 3) = 3(m – 3)2 – 4(m – 3) + 1 B. Valores numéricos notables Los valores numéricos notables determinan la suma de coeficientes y el término independiente remplazando la "variable" por el valor de uno y cero respectivamente. Σ coeficientes = P(1) Término independiente = TI = P(0) II. OPERACIONES CON POLINOMIOS A. Adición de polinomios Al sumar polinomios se reducirán sus términos semejantes. Aquellos que no lo sean; serán colocados conservando su propio signo. Ejemplo: 1. Dados los polinomios: P(x) = 7x2 + 3x – 5 Q(x) = 5x2 – 2x + 9 Calcular: P(x) + Q(x) Resolución: En primer lugar: escribimos los polinomios uno al lado del otro. 7x2 + 3x – 5 + 5x2 – 2x + 9 144424443 144424443P(x) Q(x) Ahora seleccionamos los términos semejantes: 7x2 + 3x – 5 + 5x2 – 2x + 9 Hecho esto reducimos los términos seleccionados obteniendo el resultado: 12x2 + x + 4. 2. Calcular P(x) + Q(x) + R(x); sabiendo que: P(x) = 3x2 + 5; Q(x) = 8x3 + 5x2 –1; R(x) = 8x + 4 Resolución: Colocamos los tres polinomios juntos: 3x2 + 5 + 8x3 + 5x2 – 1 + 8x + 4 Los términos semejantes se reducen; los otros son colocados con su propio signo. 8x3 + 8x2 + 8x + 8, esta es la respuesta. B. Sustracción de polinomios La gran diferencia que existe con la suma, es que al polinomio negativo (precedido por un signo –) se le cambiarán previamente, los signos de TODOS sus términos. Luego de esto, se procederá como en la suma. POLINOMIOS 22 SAN MARCOS REGULAR 2014 – IIÁLGEBRATEMA 5 Ejemplo: Si tenemos: P(x) = 2x3 – 5x2 + 10x –7 Q(x) = x3 – 7x2 + 3x – 11 Calcular: P(x) – Q(x) Resolución: 2x2 + 5x2 + 10x – 7 – (x3 – 7x2 + 3x – 11) 14444424444431444442444443P(x) Q(x) Ojo: Q(x) es el polinomio negativo (observa el signo a su izquierda). Nota como se han colocado los "( )". Ahora cambiamos los signos a todos los términos de Q(x). 2x3 – 5x2 + 10x – 7 – x3 + 7x2 – 3x + 11 Seleccionamos términos semejantes y reducimos: 2x3 – 5x2 + 10x – 7x – x3 + 7x2 – 3x + 11 = x3 + 2x2 + 7x + 4 C. Multiplicación de polinomios Se efectúa multiplicando cada uno de los términos de un polinomio con todos los términos del otro polinomio; sumando después los productos obtenidos. Es conveniente ordenar los polinomios según las potencias crecientes (o decrecientes) de una de las variables. Ejemplo: Multiplicar: (x3 + 2x) por (x – 3) (método de multiplicación lineal) (x – 3).(x3 + 2x) = x4 + 2x2 – 3x3 – 6x Ordenando según las potencias: x4 – 3x3 + 2x2 – 6x III. GRADOS Es una característica que solo se presentan los polinomios y se le relaciona con los exponentes de las variable, existen dos tipos de grado: A. Grado relativo (G.R.) Si tiene un término esta dado por el exponente de la variable referida. Si tiene más de un término, esta dado por el mayor exponente de la variable referida. Ejemplo: * P(x; y; z) = 5x 2y7z5 GRx = 2; GRy = 7; GRz = 5 (Son los exponentes de cada variable) * P(x; y; z) = 3x 2 y3z5 + 2x7y2 – x5yz9 GRx = 7; GRy = 3; GRz = 9 (Son los mayores exponentes de las variables) B. Grado Absoluto (G.A.) También llamado grado de polinomio, está dado por la suma de los exponentes de las variables (en el caso que presente un sólo término) Si tiene más de un término, está dado por la suma de los exponentes de las variables en uno de sus términos. Ejemplo: * P(x; y; z) = 5x 3 y4 z8 GA = 3 + 4 + 8 = 15 (Es la suma de los exponentes de las variables) * P(x; y) = 2x 5y7 – 5x4y2 + 9x2y9 14243 14243 14243 12 6 11 GA = 12 (La mayor suma de los exponentes) IV. POLINOMIOS ESPECIALES Entre estos tipos de polinomios destacan los siguientes: A. Polinomio Homogéneo Es el polinomio en el cual todos sus términos tienen el mismo grado absoluto, el cual se denomina grado de homogeneidad. Ejemplo: P(x; y) = 7x 5y7 + 5x10y2 + 3x4y8 14243 14243 14243 12 12 12 Se observa que el grado de todos los términos es 12, por lo tanto es un polinomio homogéneo. Grado de homogeneidad = 12. B. Polinomio completo: Este tipo de polinomio se analiza respecto a una variable, es aquel cuya variable analizada presenta todos los exponentes desde el mayor hasta el exponente cero. Ejemplo: P(x; y) = x 2y5 + 4x4y2 + x3y + 3x – 7y8 Analizando para la variable "x" se observa que sus exponentes son(2; 4; 3; 1; 0) están todos los exponentes desde el mayor hasta cero. Esto indica que el polinomio es completo respecto a "x". Analizando para la variable "y" se observa que los exponentes son {5; 2; 1; 0; 8}, falta los exponentes {7; 6; 4; 3}. Esto indica que el polinomio es incompleto con respecto a "y". C. Polinomio ordenado Este tipo de polinomio se analiza también respecto a una variable, es aquel cuyos exponentes de las variable solo aumentan o disminuyen. Ejemplo: P(x; y) = x 5y3 + 4x3y2 + x2y + y8 Analizando para la variable "x" se observa que sus exponentes son {5; 3; 2; 0}, están disminuyendo. Esto indica que el polinomio es ordenado decrecientemente respecto a "x". POLINOMIOS 33SAN MARCOS REGULAR 2014 – II ÁLGEBRA TEMA 5 Analizando para la variable "y" se observa que los exponentes son {3; 2; 1; 8} están disminuyendo y aumentando a la vez. Esto indica que el polinomio no es ordenado con respecto a "y". Propiedades En todo polinomio completo y ordenado de una variable, se verifica que el valor absoluto de la diferencia de los exponentes de dos términos consecutivos es igual a la unidad. En todo polinomio completo de una variable el número de términos esta dado por el valor del grado aumentado en uno. D. Polinomios idénticos Dos polinomios son idénticos si poseen el mismo grado y sus términos semejantes tienen los mismos coeficientes: P(x) ≡ Q(x) También si dos polinomios son idénticos estos poseen el mismo valor numérico. VN[P(x)] = VN[Q(x)] Ejemplos: 1. Si: (a – 3)x2 + (b + 2)x9 ≡ 5x9 – 4x2. Halle "ab". Resolución: Este polinomio está reducido y ordenado por lo tanto igualamos los coeficientes de los términos semejantes, generando las siguientes ecuaciones: a – 3 = – 4 → a = –1 b + 2 = 5 → b = 3 ∴ ab = –3 2. Si a(x – 3) + b(x + 2) ≡ 7x – 11. Calcule: a+b Resolución: Este polinomio no esta reducido entonces trabajaremos con el valor numérico. x = 3: a(3 – 3) + b(3 + 2) = 7.3 – 11 → b = 2 x = –2: a(–2 –3) + b(–2 + 2) = 7(–2)–11 → a = 5 ∴ a+b = 7 E. Polinomio Idénticamente Nulo Es aquel polinomio reducido en el cual todos los coeficientes de sus términos son nulos (cero). Notación: P(x) ≡ 0 También si el polinomio es idénticamente nulo entonces su valor numérico es igual a cero: VN [P(x)] = 0 Ejemplos: 1. Si: (m – 1) x3 + (n – 5)x4 ≡ 0. Halle "m" Resolución: Este polinomio está reducido y ordenado, por lo tanto igualamos los coeficientes a cero, generando las siguientes ecuaciones. m – 1 = 0 → m = 1 n – 5 = 0 → n = 5 ∴ mn = 15 = 1 2. Si: a(x – 3) + b(x + 2) – 3x + 4 ≡ 0. Calcule: ab. Resolución: Este polinomio no esta reducido, entonces trabajaremos con el valor numérico: x = 3; a(3 – 3) + b(3 + 2) – 3 . 3 + 4 = 0 → b = 1 x = 2; a(–2; –3) + b(–2 + 2) –3(–2) + 4 = 0 → a = 2 ∴ ab = 2 Problema 1 Si: F(z) = z – ; 1 z halle el valor de: f(f(1) + f(2) 1 ) + f(–2) A) 5 2 – B) 7 3 – C) 2 3 D) 2 3 – E) 3 2 UNMSM 2014-I Resolución: • F(1) = 1– 1 1 = 0 . f(2) = 2 – 1 2 = 3 2 • F(–2) = –2 – 1 –2 = – 3 2 Reemplazando: f(f(1) + f(2) 1 ) f(f(1) + f(2) 1 ) 3 2 2 3 2 3 2 3 3 2 3 2 3 2 3 2 7 3 f(–2) = f – – – – – –= = = = + f(0 + )+1 2 3 1 3 2 – J K L J K L J K L J K L Respuesta: –7/3 Problema 2 El polinomio: P(x)=nx n+5+(n+1)xn+6+(n+2)xn+7+... Es ordenado y completo. Halle el grado del polinomio P(x). A) 5 B) 4 c) 3 D) 6 E) 7 UNMSM 2014-I Resolución: Como P(x) es ordenado y completo además los exponentes de "x" están en forma ascendente, luego: n + 5 = 0 → n = –5 Reemplazando en P(x): P(x) = –5 – 4x – 3x2 – 2x3 – x4 Nos piden: grado = 4 Respuesta: 4 PROBLEMAS RESUELTOS POLINOMIOS 44 SAN MARCOS REGULAR 2014 – IIÁLGEBRATEMA 5 Problema 3 Si: f(x – 3) = x 2 + 1 y h(x + 1) = 4x + 1 Halle el valor de: h(f(3) + h(–1)). A) 117 B) 145 C) 115 D) 107 E) 120 UNMSM 2013-I Resolución: Calculando f(3): x–3=3 ⇒ x= 6; reemplazando en f(x–3) f(3) = 6 2 + 1 = 37 ⇒ f(3) = 37 Calculando: h(–1) x + 1 = –1 ⇒ x = –2; reemplazando en h(x + 1): h(–1) = 4(–2)+1 = –7 ⇒ h(–1) = –7 Luego: h(f(3) + h(–1)) = h(37 – 7) = h(30) x + 1 = 30 x = 20, reemplazando en h(x + 1): h(30) = 4(29) + 1 = 117 ∴ h(f(3) + h(–1)) = 117 Respuesta: 117 PROBLEMAS RESUELTOS EJERCITACIÓN 1. Si: P(z) = 3z + 5, P(4x – 3) = ax + b Halla "ab". A) 30 B) –48 C) 34 D) 65 E) 20 2. Si. P(3x – 1) = 6x + 1, determine P(a + 2). A) 9a + 11 B) 3a + 2 C) 2a + 7 D) 4a – 1 E) 5a + 3 3. Hallar "a" en: P(3x – 1) = (2x – 1) 2 + 8x2 + 3a, si el término independiente es 16. A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5 4. Hallar "mp" para que el polinomio sea de grado 14 y la diferencia de sus grados relativos a "x" e "y" sea 4. P(x; y)=x m+p+3yp–2+xp+m+1yp+4+xm+p–1y1+p A) 6 B) 8 C) 10 D) 12 E) 14 5. Si el polinomio: P(x) = 3x a+3 – 2xc–3 + xb–1 e s c o m p l e t o y o r d e n a d o decrecientemente. Hallar el valor de (a + b + c). A) 2 B) –2 C) 4 D) –4 E) 5 PROFUNDIZACIÓN 6. Hal le "n" s i en el s iguiente polinomio: P(x) = (2x –1)3 + 4x + 2n Se cumple Σ coef + T.I = 12 A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 0 7. Si: P(x) = 2x + 1 y además: P(P(a + 1)) + P(P(a–1)) = 30 hallar "a". A) –11 B) 4 C) 22 D) –2 E) 3 8 Dado el polinomio homogéneo: P(x; y) = m 2xmm–n+nx2y6+mx6ymm+n Hallar la suma de sus coeficientes. A) 5 B) 10 C) –5 D) –10 E) 0 9. Si los polinomios: P(x) = 4x2 – 3x – 5 Q(x) = A(x–2)(x+1)+B(x2+1) son idénticos. Calcular AB. A) 0 B) 1 C) 2 D) 3 E) 4 SISTEMATIZACIÓN 10. Si el monomio: A(x; y) = m n xn. ym tiene los grados relativos iguales y su grado absoluto es 12. Calcule: 1m 1 n + A) 29 B) 42 C) 18 D) 61 E) 58 11. Si el polinomio: P(x) = 3x 3 + x2 – 2x + 1 es idéntico a: Q(x) = ax(x–1)(x+1)+bx(x+1)+c Calcular: a+b+c A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5 12. De la siguiente identidad: (ab + ac – 3)x2 + (ac + bc – 4)x + (ab + bc – 5) ≡ 0 Calcular: abc(a+b)(a+c)(b+c) A) 3 B) 60 C) 120 D) 12 E) 20 11SAN MARCOS REGULAR 2014 – II ÁLGEBRA TEMA 6 SNII2X6 ÁLGEBRA TEMA 6 PRODUCTOS NOTABLES DESARROLLO DEL TEMA Son aquellos productos que al adoptar cierta forma particular, evita que se efectúe la operación de multiplicación escribiendo directamente el resultado. I. PRINCIPALES PRODUCTOS NOTABLES A. Binominio al cuadrado El desarrollo de un binomio al cuadrado nos da un trinomio cuadrado perfecto, esto es “el cuadrado del primer término, más el doble del primer término por el segundo término, más el cuadrado del segundo término. (a + b)2 = a2 + 2ab + b2 1442443 14444244443 Binomio suma Trinomio cuadrado al cuadrado perfecto (a – b)2 = a2 – 2ab + b2 1442443 14444244443 Binomio diferencia Trinomio cuadrado al cuadrado perfecto Ejemplos: • (x + 1)2 = x2 + 2(x)(1) + (1)2 = x2 + 2x + 1 • (x – 4)2 = x2 – 2(x)(4) + (4)2 = x2 – 8x + 16 • (3x – 54)2 = (3x)2 – 2(3x)(5y) + (5y)2 = 9x2 – 30xy + 25y2 • ( a – b)2 = a 2 + 2( a)( b) + ( b) 2 = a – 2 ab + b B. Identidades de Legendre Son dos identidades que relacionan los binomios suma y diferencia. (a + b)2 + (a – b)2 = 2(a2 + b2) (a + b)2 – (a – b)2 = 4ab Ejemplos • (x + 6)2 + (x – 6)2 1444442444443 2(x2 + 62) = 2(x2 + 36) • ( a + b)2 – ( a – b)2 14444444244444443 4( a)( b) = 4 ab • (10x + 4y)2 – (10x – 4y)2 14444444244444443 4(10x)(4y) = 160xy Nota: (a + b)4 – (a – b)4 = 8ab(a2 + b2) C. Diferencia de cuadrados El producto de dos binomios; uno que presenta la suma de dos expresiones y el otro la diferencia de las mismas expresiones nos da el cuadrado de la primera, menos el cuadrado de la segunda. (a + b)(a – b) = a2 – b2 (am + bn)(am – bn) = a2m – b2n Ejemplos: • (x + 4)(x – 4) = x2 – 42 • ( a + b)( a – b) = a 2 – b 2 = a – b • (2x4 + 3y6)(2x4 – 3y6) = (2x4)2 – (3y6)2 = 4x8 – 9y12 • x – y = x 2 – y 2 = ( a + b)( a – b) PRODUCTOSNOTABLES 22 SAN MARCOS REGULAR 2014 – IIÁLGEBRATEMA 6 D. Binomio al cubo Al desarrollar un binomio al cubo se obtiene el cubo del primer término, más el producto del triple del primero al cuadrado por el segundo, más el producto del triple del primero por el segundo al cuadrado, más el cubo del segundo término. (a + b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 Análogamente con el binomio diferencia al cubo: (a – b)3 = a3 – 3a2b + 3ab2 – b3 Ejemplos: • (x + 1)3 = x3 + 3(x)2(1) + 3(x)(1)2 + (1)3 = x3 + 3x2 + 3x + 1 • (3x – 1)3 = (3x)3 – 3(3x)2(1) + 3(3x)(1)2 – (1)3 = 27x3 – 27x2 + 9x – 1 Nota: Acomodando los desarrollos de los binomios al cubo, se obtienen: (a + b)3 = a3 + b3 + 3ab(a + b) (a – b)3 = a3 – b3 – 3ab(a – b) Identidades que son de mucha utilidad en ciertos problemas operativos. Ejemplos: • (x + 4)3 = x3 + (4)3 + 3(x)(4)(x + 4) = x3 + 64 + 12x(x + 4) • ( ) 3 3 31 1 1 1x x 3 x x x x x x + = + + + 3 3 1 1x 3 x xx = + + + • ( ) 3 3 31 1 1 1x x 3 x x x x x x − = − − − 3 3 1 1x 3 x xx = − − − E. Multiplicación de binomios con un término común Al multiplicar dos binomios con un término en común se obtiene: el común al cuadrado, más el producto de la suma de no comunes por el común, más el producto de no comunes. (x + a)(x + b) = x2 + (a + b)x + ab 14243 123 suma producto Ejemplos: • (x + 3)(x + 5) = x2 + (8)x + 15 • (x + 5)(x – 10) = x2 + (5)x – 150 Nota: (x+a)(x+b)(x+c) = x3+(a+b+c)x2+(ab+bc+ac)x+abc F. Suma y diferencia de cubos a3 + b3 = (a + b) (a2 – ab + b2) 1 42 4 3 Suma de cubos a3 – b3 = (a – b) (a2 + ab + b2) 1 42 4 3 Diferencia de cubos En general: a3m + b3n = (am + bn) (a2m – ab + b2n) a3m – b3n = (am – bn) (a2m + am.bn + b2n) Ejemplos: • x3 + 125 = x3 + 53 = (x + 5) (x2 – 5x + 25) • 8 + a3 = 23 + a3 = (2 + a) (4 – 2a + a2) • x3 – 64 = x3 – 43 = (x – 4) (x2 + 4x + 16) • x12 – y6 = (x4)3 – (y2)3 = (x4 – y2)(x8+x4y2+y4) G. Desarrollo de un trinomio al cuadrado (a + b + c)2 = a2 + b2 + c2 + 2(ab + bc + ac) Ejemplos: • (a + b – c)2 = a2 + b2 + c2 + 2(ab – bc – ac) • (a – b – c)2 = a2 + b2 + c2 + 2(–ab + bc – ac) • (x + y + 3)2 = x2 + y2 + 9 + 2(xy + 3y + 3x) H. Desarrollo de un trinomio al cubo (a + b + c)3 = a3 + b3 + c3 + 3(a+b)(b+c)(a+c) (a + b + c)3 = a3+b3+c3+3(a+b+c)(ab+bc+ac)–3abc Ejemplos • (x + y + 2)3 = x3 + y3 + 8 + 3(x+y)(y+z)(x+2) PRODUCTOS NOTABLES 33SAN MARCOS REGULAR 2014 – II ÁLGEBRA TEMA 6 I. Identidades adicionales Identidad de Argand (a2 + a + 1)(a2 – a + 1) = a4 + a2 + 1 (a2 + ab + b2)(a2 – ab + b2) = a4 + a2b2 + b4 (x2m+xmyn+y2n)(x2m – xmyn + y2n) = x4m + x2my2n + y4n Identidades condicionales Si: a + b + c = 0, se cumple: • a2 + b2 + c2 = –2(ab + bc + ac) • a3 + b3 + c3 = 3abc • (ab + bc + ac)2 = (ab)2 + (bc)2 + (ac)2 • a4 + b4 + c4 = 1 2 (a2 + b2 + c2)2 • a5 + b5 + c5 = –5abc(ab + bc + ac) Identidad de Gauss a3 + b3 + c3 = (a+b+c)(a2 + b2 + c2 –(ab+bc+ac)) Identidad especial (x + y)(y + z)(x + z) + xyz = (x + y + z)(xy + yz + xz) Teoremas Sean {x,y,z} ⊂ R; {m,n,p} ⊂ Z+, luego: x2m + y2n + z2p = 0 ↔ x = y = z = 0 x2 + y2 + z2 = xy + yz + xz ↔ x = y = z Problema 1 Sabiendo que x + 1 x = 3, determine el valor de E = x3 + x2 + 1 x3 + 1 x2 A) 49 B) 36 C) 25 D) 18 E) 23 UNMSM 2002 Resolución: Al primer dato lo elevamos al cuadrado: x + 1 x = 3 → ( ) 2 2 2 1 1x x 2 x x x + = + + 1 x 1442443 (3)2 = x2 + 1 x2 + 2 7 = x2 + 1 x2 Luego, al primer dato lo elevamos al cubo ( ) 3 3 3 1 1x x 3 x x x + = + + 1 x 1x x + 14243 3 Despejando: x3 + 1 x3 = 33 – (3)(3) = 18 Entonces: E = x3 + 1 x3 + x2 + 1 x2 = 18 + 7 = 25 Respuesta: 25 Problema 2 Si: 24x + 2–4x = 119 y x > 0 Halle: 2x – 2–x + 5 A) 8 B) 2 C) 11 D) 4 E) 9 UNMSM 2004-I Resolución: Tenemos: 24x + 2–4x = 119 24x + 2(22x)(2–2x) + 2–4x = 119 + 2 (22x + 2–2x)2 = 121 22x + 2–2x = 11 22x – 2(2x)(2–x) + 2–2x = 11 – 2 (2x – 2–x)2 = 9 2x – 2–x = 3 \ 2x – 2–x + 5 = 3 + 5 = 8 Respuesta: 8 Problema 3 Si: x2 + 1 x2 = 3, Entonces: x6 + 1 x6 es: A) 18 B) 9 C) 27 D) 25 E) 16 UNMSM 2004-I Resolución: Tenemos: x2 + 1 x2 = 3 ( ) 3 32 2 1x 3 x + = ( )6 2 26 2 21 1 1x 3 x x 27x x x + + + = x6 + 1 x2 + 3(1)(3) = 27 x6 + 1 x6 = 18 Respuesta: 18 Problema 4 Si: ab = 3 y a2 – b2 = 3, El valor de la expresión: 4 4a b b a + es: A) 23 B) 25 C) 21 D) 27 E) 24 UNMSM 2005-I Resolución: Tenemos: 2 2a b 3 ab 3 − = 22a b 3 b a 3 − = 2 2 2 2 a a b b2 3 b ab a − + = ( ) 22 2 2 2 2 a b 5 b a + = 4 2 2 4 4 2 2 4 a a b b2 25 b b a a + + = 4 4 4 4 a b 23 b a + = Respuesta: 23 PROBLEMAS RESUELTOS PRODUCTOS NOTABLES 44 SAN MARCOS REGULAR 2014 – IIÁLGEBRATEMA 6 PROBLEMAS DE CLASE EJERCITACIÓN 1. Calcule: R = 3 3x 1 x 1 x 1 x 1 + −− + − A) –x B) –2x C) x D) 2x E) 0 2. Si: a + b + c = 9 y ab + bc + ac = 6. Halle: a2 + b2 + c2 A) 68 B) 69 C) 70 D) 71 E) 72 3. Si: a + b + c = 4 y (a + b)(b + c)(a + c) = 1 Halle: a3 + b3 + c3 A) 60 B) 61 C) 62 D) 63 E) 64 4. Si: a + b + c = 0 Calcule: M = 3 3 3a b c 3abc + + A) 3 B) 1 C) 2 D) 4 E) –3 5. Si: a + b + c = 0 Halle: R = 2 2 2 ab bc ac a b c + + + + A) 2 B) –2 C) – 1 2 D) 1 2 E) 3 PROFUNDIZACIÓN 6. Dado: a b + b a = 3; ab ≠ 0 Determine: a 2 b2 + b 2 a2 A) 11 B) 8 C) 9 D) 7 E) 5 7. Si: x = 2 3 + 4 3 – 1 Halle: x3 + 3x2 – 3x A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5 8. Si se cumple: 3 3 x 1, x 1 y 8, y 2 = ≠ = − ≠ − Halle el valor de: (2x2 + 2x + 3)(3y2 – 6y +10) A) –1 B) –2 C) 1 D) 2 E) –8 9. Calcular el valor de: (7000)3–(6999)3–(6999)2–7(6999)(103) A) 49.106 B) 6999.108 C) (6666)3 D) (1111)4 E) 11.108 SISTEMATIZACIÓN 10. Si: a + b + c = 0 Reduzca: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 3 3 3 2 2 2 2 2 2 c 2ab b 2abc a 2abc a b a c b c − − − + + + A) 1 B) 2 C) abc D) ab E) ac 11. Si: a, y, z ∈ R, tales que: x2 + y2 + z2 = 2(x + 2y + 3z) –14 Calcula: M = ( ) ( ) 3 3 3 x y z xyz x y z + + + + A) 3 B) 4 C) 1 D) –1 E) 2 12. Si: a2 + b2 + c2 = ab + bc + ac Donde: {a; b; c} ⊂ R+ – {0} Simplifique: ( )65 6 6 6 a b c a b c + + + + A) 3 B) 1/3 C) 2 D) 1/2 E) 1 11SAN MARCOS REGULAR 2014 – II ÁLGEBRA TEMA 7 SNII2X7 ÁLGEBRA TEMA 7 DIVISIÓN DE POLINOMIOS DESARROLLO DEL TEMA I. DEFINICIÓN Es la operación donde se busca obtener dos polinomios llamados cociente (q(x)) y resto (r(x)); a partir de dos polinomios llamados dividendo (D(x)) y divisor (d(x)). II. ALGORITMO DE LA DIVISIÓN D(x) = d(x)q(x) + r(x) Donde: • grad[r(x)] < grad[d(x)] • grad[r(x)]máx = grad[d(x)] – 1 • gard [q(x)] = grad [D(x) – grad[d(x)] Ejemplo: x3 + x2 – x + 9 = (x + 2)(x2 – x + 1) + 7 D(x) = x3 + x2 – x + 9 d(x) = x + 2 q(x) = x2 – x + 1 R(x) = 7 A. Clases de división Exacta: Si r(x) = 0 • D(x) = d(x) q(x) • D(x) es divisible por d(x). • d(x) es un divisor o un factor de D(x). Inexacta: Si r(x) ≠ 0 D(x) = d(x) q(x) + r(x) III. MÉTODOS DE DIVISIÓN DE POLINO- MIOS 1. Método de Horner Ejemplo: Efectuar: 5 4 3 2 2 15x x 8x 3x 8 2x 5x 2 – – + – – + – Nota: Si R(x) ≡ 0 se dice que D(x) ÷ d(x) es exacta, además D(x) ≡ d(x) . q(x); pues el residuo R(x) ≡ 0 es nulo. 1. Ordenar y completar al dividendo y divisor: 5 4 3 2 2 15x x 8x 3x 0x 8 5x 2x 2 – – + + – – – 2. Armar el esquema de Horner según: a coeficiente de P(x) coeficiente de q(x) cocientes de R(x) ÷ x + ... # de columnas igual (d)co efi ci en te d e d( x) Nota: D(x) y d(x) deben esta completos y ordenados en forma descendente. Luego para el ejemplo: 5 3 + 0notas –8 2 6 6 2 54 2 3 1 1 2 –6 = 0x 2 2 0 0 2 2 + 15 –1 –8 3 ÷ 1 1442443 144244314444424444443 q(x) = 3x3 + x2 + 1; R(x) = 2x – 6 DIVISIÓN DE POLINOMIOS 22 SAN MARCOS REGULAR 2014 – IIÁLGEBRATEMA 7 Procedimiento 1. Dividiendo el primer coeficiente del D(x) entre el primero de d(x). 2. El resultado se coloca como el primero coeficiente de q(x) y se multiplica con cada coeficiente de d(x) a excepción del primero. 3. Los resultados anteriores se colocan debajo de los coeficientes de D(x) corriendo un lugar a la derecha. Luego sumar y repetir pasos. Nota: Hemos colocado la línea divisora contando 2 columnas, pues el grado (d) = 2. 2 método de Ruffini Nos permite efectuar P(x) ax b+ Ejemplo 1: caso a = 1 Efectuar: 3 23x 8x 2x 24 x 3 – + – – 1. Observe que d(x) = x – 3 en este caso a = 1, b = –3. 2. Ame el esquema D(x). ax + b = 0 x = coeficientes D(x) coeficientes de q(x) x + x –b a 1444442444443÷a Para nuestro caso: x – 3 = 0 x = 3 x 3 3 1 5 –9 –9 = = 2– 8 9 3 15 – 24 q(x) = 3x2 + x + 5 14444244443 + + Procedimiento: 1. El primer coeficiente de D(x) pasa por el grupo de los coeficientes de q(x) y multiplica al valor despejado de "x". 2. El resultado se coloca debajo de los coeficientes de D(x) corriendo un lugar a la derecha. 3. Se suma el resultado vuelve a multiplicarse con "x". 4. Cuando a ≠ 1 un paso adicional que realizar veamos el otro ejemplo. Ejemplo 2. Caso a ≠ 1 Efectuar: 3 22x 3x 11x 6 2x 1 + + + + 1. Observe que d(x) = 2x + 1 en este caso a = 2; b = 1 2. Esquema: 2x + 1 = 0 a = 2 q(x) = x2 + x + 5 R(x) = 1 1 1 1 5 x = 2 + + 3 –1 –1 11 6 –5 1 2 1444442444443 1444442444443 – 2 2 2 2 10 2 3. Observe que cuando a ≠ 1 tenemos que dividir entre "a" antes de hallar los coeficientes de q(x). Nota: El residuo en este método siempre es una constante. Los polinomios también deben estar completos y ordenados. IV. TEOREMA DEL RESTO La aplicación permite obtener residuos sin efectuar la división. Nota: Sea el polinomio P(x) no constante. El resto de dividir P(x) entre ax + b es R = P(–b/a). Ejemplo 1 P(x) = (ax + b) q(x) + Si x = –b/a b bP a b q(x) a a – = – + + Luego: bR P a = – Ejemplo 2 Halle el residuo de: 22x ax 2 2x 1 + + – Solución Como el divisor d(x) = ax + b = 2x – 1 b 1x a 2 = – = P(x) = 2x2 + 9x + 2 21 1 1P 2 9 2 7 2 2 2 = + + = DIVISIÓN DE POLINOMIOS 33SAN MARCOS REGULAR 2014 – II ÁLGEBRA TEMA 7 Problema 1 ¿Qué condición deben cumplir los números reales b y c para que el polinomio x2 + bx + x sea divisible por x – 1? A) b – c = 1 B) b + c = 1 C) x – b = 2 D) b – c = –1 E) b + c = –1 UNMSM 2010 - II Resolución: Tenemos: P(x) = d(x) . Q(x) + 0 x2 + bx + c = (x B1).Q(x) Para x = 1: 12 + b(1) + C = 0 b + c = –1 Respuesta: E) b + c = –1 Problema 2 Si el polinomio P(x) se divide por (x – 2); el cociente es x2 + 2x + 1 y el residuo es "r". Pero si P(x) se divide por (x – 4), el residuo es (–r). ¿Cuál es el valor de "r"? A) 25 B) –25 C) 20 D) –20 E) 0 UNMSM 2009-II Resolución: Tenemos: P(x) = (x – 2)(x2 + 2x + 1) + t P(x) = (x – 4) Q(x) – r Entonces: (x – 2)(x2 + 2x + 1) + r = (x – 4)Q(x) – r Para x = 4 (4 – 2)(42 + 2 . 4 + 1) + r = (4 – 4)Q(4) – r 2 . 25 + r = 0 – r r = – 25 Respuesta: B) –25 PROBLEMAS RESUELTOS 4. Regla práctica Para hallar el residuo: P(x) ax b+ 1. Iguale ax + b = 0 Despeje bx a = – que es un valor conveniente. 2. Evalúe P(x) en bx a = – Luego de residuo es: bR P a = – Problema: Halle el residuo en: 30 10 5 2 x x x 3 x 1 – + – + Solución: 1. x2 + 1 = 0 → x2 = – 1 un valor conveniente. 2. P(x) = x30 – x10 + x5 – 3 P(x) = (x2)15 – (x2)5 + (x2)2 x – 3 x2 = –1 R = (–1)15 –(–1)5 + (–1)2 x – 3 ∴R = x – 3 V. TEOREMA DEL FACTOR 1. Un polinomio P(x) de grado no nulo se anula para x = a ↔ P(x) es divisible por (x – a), luego (x – a) es un factor de P(x). 2. Si f(x) es divisible por g(x) y g(x) es divisible y la diferencia de f(x) y g(x) es divisible por h(x). 3. Si f(x) y g(x) son divisibles por h(x) la suma y la diferencia de f(x) y g(x) es divisible por h(x). 4. Si f(x) es divisible por g(x), el producto de f(x) por cualquier otro polinomio no nulo h(x) es tambien divisible por g(x). 5. Si el polinomio P(x) es divisible separadamente por los binomios (x – a), (x – b) y (x – c)/a ≠ b ≠ c, entonces P(x) es divisible por el producto. (x – a)(x – b)(x – c). Nota: Recíprocamente, si P(x) es divisible por (x – a)(x – b) (x – c); a ≠ b ≠ c, será divisible separadamente por (x – a), (x – b) y (x – c). 6. Si al dividir un polinomio P(x) entre (x – a), (x – b) y (x – c)/a ≠ b ≠ c en forma separada deja el mismo resto en cada caso entre (x – a)(x – b)(x – c) dejara el mismo resto común. Así: P(x) ÷ (x – a) ⇒ R1 (x) = R P(x) ÷ (x – b) ⇒ R2(x) = R P(x) ÷ (x – c) ⇒ R3(x) = R ⇒ P(x) ÷ (x – a)(x – b)(x – c) ⇒ R(x) = R 7. En toda división de polinomios, si al dividendo y al divisor, se les multiplica por un polinomio de grado no nulo, el cociente no se altera, pero el residuo queda multiplicado por dicho polinomio. 8. En toda división de polinomios, si al dividendo y al divisor se les divide por un polinomio de grado no nulo, el cociente no se altera; pero el residuo queda dividido por dicho polinomio. DIVISIÓN DE POLINOMIOS 44 SAN MARCOS REGULAR 2014 – IIÁLGEBRATEMA 7 PROBLEMAS DE CLASE EJERCITACIÓN 1. Calcule el resto: 7 6 4 32x 3x 2x 3x 8x 1 2x 3 + + + – – + A) 13 B) 11 C) 10 D) 9 E) 8 2. Dividir: 5 3 2x 2x 3x 4 x 2 + – + – Luego i n d i c a r e l t é rm i no independiente del cociente. A) –2 B) 9 C) 18 D) 15 E) 16 3. Halle el resto en: 5(x 1) x 1 x 1 – + + – A) –2 B) –1 C) 0 D) 1 e) 2 4. Calcular el resto de: 3 2 4 2 x 9x 10x 16x 3 x 2 2x – + + – – + + A) 2x – 13 B) 2x + 13 C) 2x – 14 D) 2x + 7 E) x – 13 5. Calcule "b – a" Si: x4 + 2x3 – 3x2 + ax – b, es divisible por x2 + 2x – 5. A) 2 B) 4 C) 5 D) 6 E) 7 PROFUNDIZACIÓN 6. Al dividir P(x) entre (x3 – 3x + 2) se obtiene un cociente igual a (x – 2) y resto igual a 8. Indique el valor de P(–1). A) –4 B) –3 C) –2 D) –1 E) 0 7. Al dividir P(x) entre (x + 1) y (x – 1) se obtiene como resto 2 y 4 respectivamente. Hallar el resto de dividir dicho polinomio entre x2 – 1. A) x + 3 B) x – 3 C) 2x + 3 D) 2x – 3 E) 0 8. Un polinomio P(x) al ser dividido entre (x – 3) y (x + 2) se obtuvo como restos 6 y 1 respectivamente, hallar el resto que se obtiene al dividir dicho polinomio entre (x – 3) (x + 2) A) x + 5 B) x + 4 C) x + 3 D) x – 1 E) 2x + 1 9. Hallar el resto de la división: 2 2 [(x 3)(x 4) 1] 3x(x 7) 10 x 7x 9 + + + + + + + + A) 1 B) 2 C) 0 D) –1 E) 3 SISTEMATIZACIÓN 10. Al dividir P(x) entre x + 1 se obtuvo como resto 2. ¿Qué resto se obtendrá al dividir (P(x))10 entre x + 1? A) 2 B) 64 C) 128 D) 512 E) 1024 11. Si el resto de dividir P(x) entre (x – 5) y (x + 1) es 8 y –1 respectivamente; halle el resto de dividir P(x) (x 1)(x 5)+ – A) 3 1x 2 2 – B) 9 x 4 C) 9 13x 4 4 – D) 3x + 1 E) 3 1x 2 2 + 12. Un polinomio P(x) de 5to grado es tal que P(1) = P(–1) = P(2) = P(–2) y son iguales a 7, y al ser dividido por x 2 – 3se obt iene como residuo –6x + 17, halle el término independiente de P(x). A) –13 B) 13 C) 17 D) –17 E) 7 Problema 3 El resto de la división de un polinomio P(x) entre x2 + 3x + 2 es 2x + 3; y entre x2 + 2x – 3 es x – 2. Hallar el resto de la división de P(x) entre x2 – 1. A) –x + 2 B) –3x + 5 C) –x D) 2x – 1 E) 2x – 3 UNMSM 2004-I Resolución: P(x) = (x + 2)(x + 1) – 8(x) + 2x + 3 → P(1) = 1 P(x) = (x + 3)(x – 1)Q(x) + x – 2→P(1) = –1 P(x) = (x2 – 1) Q2(x) + Ax + B→ A + B = –1 –A + B = 1 B = 0A = –1 14 2 4 3 Respuesta: C) –x 11san marcos rEGULar 2014 – II áLGEbra TEma 8 SnII2X8 áLGEbra TEma 8 bInomIo DE nEWTon - cocIEnTEs noTabLEs DESARROLLO DEL TEMA I. FACTORIAL Se define el factorial de un número entero positivo a la multiplicación de números consecutivos, comenzando desde la unidad hasta el número dado. n ó = 1.2.3...n; n∈ 1 ; n = 0 14 2 4 3 Propiedades • n! = n(n – 1)1; n ≥ 1 • a! = b! ⇔ a = b; a, b ∈+ – {0, 1} II. NúmeRO COmbINATORIO Se denota C índice superioríndice inferior Se define: n0 n!C . r !(n – r)! = Donde: n, r, ∈+0; n ≥ r Propiedades Valores usuales n n n 0 n 1C C 1 , C n= = = Degradación de un número combinatorio Índice superior n n 1 r r nC C n r –= – Índice inferior n n r r 1 n r 1C C r – – += Ambos índices n n–1 r r–1 nC C r = Número combinatorio complementario n n r n–rC C= Suma de números combinatorios n n n 1 r 1 r r 1C C C + + ++ = Igualdad de número combinatorios n x r y n x r y C C n x r y n ∧ ⇔ ∧ = = = = + = III. DesARROLLO DeL bINOmIO De NewTON CON expONeNTe NATuRAL. Forma; (x + y)n Desarrollo: n n n n n 1 n n 2 2 n n 0 1 2 n(x y) C x C x y C x y ... C y – –+ = + + + + Ejemplo: Desarrollo (a + b)3 Solución Para desarrollar se identifica que el exponente del binomio es 3(n = 3), entonces: 3 3 3 3 2 3 2 2 3 0. 1 2 3(a b) C a C a b C ab C b+ = + + + Para determinar los coeficientes del desarrollo del Binomio de Newton se puede utilizar también el triángulo de Pascal, el cuál está dispuesto de la siguiente manera. 1 1 1 1 1 1 1 1 1. . . . . 1 1 5 1 3 3 6 10 10 2 3 4 5 4 BINOMIO DE NEWTON - COCIENTES NOTABLES 22 san marcos rEGULar 2014 – IIáLGEbraTEma 8 Estos coeficientes se leen en forma horizontal (fila), cada fila corresponde al desarrollo de la potencia de un binomio; la primera fila corresponde al binomio. (x + y)0; la segunda fila al binomio (x + y)1, la tercera fila al binomio (x + y)2; la cuarta fila al binomio (x + y)3; así sucesivamente. Ejemplo: Desarrolle (a + b)5 Solución: Para desarrollar este binomio, corresponde la sexta fila, entonces: (a + b)5 = 1a5b0 + 5a4b + 10a3b2 + 10a2b3 + 5ab4 + 1a0b5 Término General Sea el binomio (x + y)n Tk+1: es el término de lugar (k + 1) dado por la fórmula n n k k k 1 kT C x y – + = siendo: k∈{0; 1; 2; 3; ...; n} Observación: Si el término es contado del extremo final (de derecha a izquierda), la fórmula es: n n k k k 1 kT C x y – + = Propiedades: • El número de términos de desarrollo del binomio de Newton esta indicado por el exponente aumentado en uno. Número de Términos = Exponente del Binomio + 1 • El término central del desarrollo del binomio se encuentra en el lugar n 2 + 1, siendo "n" un número natural par. • n n n n n n0 1 2 3 nC C C C ... C 2+ + + + + = • El término independiente de una variable, es aquel cuyo exponente de la variable es cero. Cocientes Notables Son cocientes cuya fórmula general es: n na b ;n a b ± ∈ ± + El desarrollo de estos cocientes se pueden efectuar directamente sin aplicar los criterios generales de la división algebraica. Todo cociente notable debe satisfacer los siguientes principios: 1° El resto de la división debe ser igual a cero. 2° Las bases deben ser iguales. 3° Los exponentes deben ser iguales. Nota: C0N0 = Cociente Notable Casos que se presentan Primer Caso: a n – bn a – b n: Puede ser par o impar, siempre será C0N0 ya que su resto es cero. El desarrollo obtenido por la regla de Ruffini es: a n – bn a – b = an – 1 + an – 2 b + ...+ bn–1 Ejemplo: a 4 – b4 a – b = a3 + a2b + ab2 + b3 Segundo caso: a n + bn a + b n: En este caso debe ser impar necesariamente, para que el resto sea cero y el cociente sea notable: El desarrollo obtenido por la regla Ruffini es: a n + bn a + b = an – 1 – an – 2 b + ... + bn – 1 Ejemplo: a n + bn a + b = a4 – a3b + a2b2 – ab3 + b4 Tercer caso: a n – bn a + b n: Para este caso debe ser un número par necesariamente, lo cual nos da un resto cero y por consiguiente el cociente es notable. El desarrollo obtenido por la regla de Ruffini es: a n – bn a + b = an – 1 – an – 2 b + ... –bn – 1 Ejemplo: a n + bn a + b = a3 – a2b + ab2 – b3 Cuarto paso: a n + bn a – b n: Ya sea par o impar, el resto no será cero, por consiguiente este tipo de cociente nunca será cociente notable. Propiedades generales de los cocientes nota- bles Respecto al C0N0 cuya forma general es: an ± bn a ± b Se satisfacen las siguientes propiedades. 1° El resto de la división debe ser igual a cero. 2° El número de términos que tiene en su desarrollo es igual al exponente del dividendo del cociente notable. 3° El desarrollo de un C0N0 es un polinomio homogéneo cuyo grado es igual al exponente del dividendo del C0N0 menos uno. 4° En el desarrollo de un C0N0 los exponentes de la primera y segunda base varían consecutivamente en forma descendente y ascendente desde el mayor exponente, hasta el exponente cero. 5° Respecto a los signos de los términos del desarrollo de un C0N0 debemos considerar lo siguiente. BINOMIO DE NEWTON - COCIENTES NOTABLES 33san marcos rEGULar 2014 – II áLGEbra TEma 8 Problema 1 Es el desarrollo del cociente notable: x14 + 128 x2 + 2 Halle el coeficiente del quinto término. A) 16 B) 8 C) – 16 D) 32 E) –8 UNMSM 2014 - I Resolución: Del cociente notable: x14 + 128 x2 + 2 = (x2)7 + 27 (x2) + 2 Luego: T5 = (–1) 5 – 1(x2)7 – 5 . 25 – 1 ⇒T5 = 1 . x 4 . 16 = 16 x4 Nos piden: El coeficiente del quinto término 16 Respuesta: A) 16 Problema 2 Si G es medio geométrico de los "n" números. 1 4 1 4 1 4 1 4; ; ; ; y S;. . . 2 3 nJ K L J K L J K L J K L J K L J K L es la suma de los n + 1 coeficientes de los términos del desarrollo de (a + b)n. Halle el producto G.S.. A) 1/8 B) 1 C) 2 D) 1/2 E) 4 UNMSM 2013-II Resolución: G = MG ("n" números) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 3 n n n.(n 1) 1 2 3 ... n 2nn n 1 n 1 n 1 2 n 1 1 1 1 1. . ... 4 4 4 4 1 1 4 4 1 1 1 1 4 4 2 2 + ++ + + + + + + = = = = = = = S es la suma de n + 1 coeficientes del desarrollo de (a + b)n. S = 2n Entonces: n n n 1 n 1 1 1G.S. .2 .2 22 2 .2 = + = = Respuesta: D) 1/2 Problema 3 Halle el producto de la suma de los coeficientes de (2x3 – 3y)5 con la suma de los coeficientes de (x + y)4. A) 15 B) –16 C) 30 D) –18 E) 20 UNMSM 2011-II Resolución: P(x; y) = (2x3 – 3y5) Suma de coeficientes = P(1; 1) = (2 – 3)5 = –1 Q(x; y) = (x + y)4 Suma de coeficientes = Q(1; 1) = (1 + 1)4 = 16 Piden: (–1)(16) = –16 Respuesta: B) –16 pRObLemAs ResueLTOs i) – – = +, +, + ...+ (n: Par ó impar) ii) – – = +, –, + ...–, + (n: Impar) iii) – + = +, –, +, ..., +, –, (n: par) Generalización La siguiente división es un cociente notable si se verifica. m n p q es un Número dex y m n p qC.N.E. tér minosx y ± ⇔ ± = = Donde las bases del cociente notable exacto (C.N.E) están dados por los términos del divisor: Primera base: xp Segunda base: yq Fórmula para calcular el término de lugar "K" En la expansión del C0N0. k1 2 n3 n n n–1 n–2 n–3 2 n–1 TT T TT a b a a b a b ... b a b ± ± + ± ± ± = Vemos que el término de lugar "k" adopta la forma matemática. n–k k–1 KT (a) (b) ;±= 1 ≤ k ≤ n Debemos tener en cuenta que: "a": Primera base del C0N0 "b": Segunda base del C0N0 "n": Número de términos de C0N0 "k": Lugar que ocupa el término que queremos determinar. Además: i) Tk es (+) ⇔ k, es impar ii) Tk es (–) ⇔ k, es par, pero solo para C0N0 de la forma. ++ ó – + iii) Tk siempre es positivo para una C0N0 de la forma – – Ejemplo: Dado el C0N0: a31 + b31 a + b hallar el T27
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