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178 Factorización Es la transformación de una expresión algebraica o trascendente en un producto indicado de factores primos, dentro de un determinado campo numérico. QUE ES POLINOMIO SOBRE UN CAMPO? Es aquel polinomio en el que sus coeficientes pertenecen al conjunto numérico asociado a dicho campo. Se consideran tres campos: Racional (Q) ; Real (R) y Complejo (C). Ejemplo: 6xx2)x(P 2 +−= está definido en Q , R y C. 7x5x5)x(Q 3 +−= está definido en R y C. 9xi7x)x(T 2 −+= está definido solo en C. CONCEPTOS FUNDAMENTALES: FACTOR: Es un polinomios de cualquier grado que divide exactamente a otro. FACTOR PRIMO: Es aquel factor que no se puede transformar como el producto de dos polinomios. Ejemplo : 1. La expresión )3x)(3x2(E 2 −+= Tiene dos factores primos (uno de primer grado y otro de segundo grado). 2. La expresión )8x()5x(F 2 +−= Tiene dos factores primos lineales. 3. )3x2)(3x)(2x(M ++−= Tiene tres factores primos lineales. Si la factorización se realiza en los Reales (R). 4. 3222 )2x)(1yy)(1y()1x(P +++++= Tiene cuatro factores primos (dos lineales y dos cuadráticos). 5. )2x)(4x(E xx +−= tiene dos factores primos. MÉTODOS DE FACTORIZACIÓN I. FACTOR COMÚN Un factor común es aquel que aparece en cada uno de los términos que componen el polinomio a factorizar. El factor común puede ser un monomio o un polinomio. Ejemplo: Factorizar: 52323 yx6xy12yx3 −+ El factor común es: 2xy3 , entonces resulta: )xy2y4x(xy3 322 −+ II. AGRUPACIÓN DE TERMINOS Consiste en agrupar convenientemente los términos del polinomio, generalmente en grupos de dos términos, descomponiéndolos a su vez en dos factores, apareciendo luego algún factor común a todas las agrupaciones realizadas. Ejemplo 1: Factorizar: yx2xaxy2ya2axxaE 23222 −++−−= Solución: Como no existe factor común a simple vista se agrupará como se indica: yx2xaxy2ya2axxa 23222 −++−− )y2x(x)y2x(ax)y2x(a 22 −+−−−= = )xaxa()y2x( 22 +−− Ejemplo 2: Factorizar: 1x2x2xxxx 23456 ++++++ Solución: Agrupando términos se puede escribir así: )1xx()xxx()xxx( 223456 ++++++++ )1xx()1xx(x)1xx(x 2224 ++++++++= )1xx)(1xx()x(P 42 ++++= III. METODO DE LAS IDENTIDADES : En este caso se utiliza los productos notables o identidades ya estudiados, tales como: a) Trinomio Cuadrado Perfecto: 2nnn2nnn2 )ba(bba2a ±=+± b) Diferencia de Cuadrados: )ba()ba(ba nnnnn2n2 −+=− c) Diferencia de Cubos: )bbaa()ba(ba n2nnn2nnn3n3 ++−=− d) Suma de Cubos: )bbaa()ba(ba n2nnn2nnn3n3 +−+=+ NOTA: En el presente texto cada factorización se realizará hasta obtener factores primos en Q, cada uno de ellos con coeficientes enteros. Esto se define como factorización en Q. 179 e) Identidad de Argand: a4n+a2nb2n+b4n = (a2n-anbn+b2n) (a2n+anbn+b2n) Ejemplo 1: Factorizar: 8329 yx64yx − Solución: )y64x(yx 6623 − )y8x()y8x(yx 333323 +− )yxy2x)(y2x)(yxy2x()y2x(yx 222223 +−+++− Ejemplo 2: Factorizar: 9xx9x)x(P 235 −+−= Solución: )9x()x9x()x(P 235 −+−= )9x()9x(x)x(P 223 −+−= )1x)(9x()x(P 32 +−= )1xx)(1x)(3x)(3x()x(P 2 +−+−+= IV. METODO DEL ASPA A) Método del Aspa Simple: Se utiliza para factorizar expresiones de la siguiente forma: n2nmm2 yCyxBxA ++ o CxBxA nn2 ++ Pasos a seguir: 1. Luego de ordenar el trinomio, se descompone cada uno de los términos extremos en un producto de factores. 2. Estos factores se multiplican en aspa debiéndose cumplir que la suma de los productos sea igual al término central. 3. Al cumplirse lo anterior, los factores se toman en forma horizontal. Ejemplo 1: Factorizar xy14y15x3P 22 ++= Solución: Ordenando se tiene: 22 y15xy14x3P ++= x 3y → 9 xy 3x 5y → 5 xy 14xy Así, )y5x3)(y3x()x(P ++= Ejemplo 2: Factorizar 12abx)29b2a(162xab12M −−−= Solución: 12abx)29b2a(162xab12 −−− 3 bx - 4a → x216a- 4 ax + 3b → + x29b - (16a2- 9b2) x Así, 3b)ax(4a)bx(3M +−= 4 B) Método del Aspa Doble: Sirve para factorizar expresiones de la forma: FyExDyCyBxxA nmn2nmm2 +++++ Pasos a seguir: 1. Debe ordenarse el polinomios de acuerdo a la forma establecida. 2. Si falta algún término se añade en su lugar un cero. 3. Se aplicarán aspas simples a: 3.1 los términos: n2nmm2 Cy,yBx,Ax 3.1 los términos: F,Ey,Cy nn2 3.1 los términos: F,Dx,Ax mm2 4. Por último los factores se seleccionan en forma horizontal. Ejemplo 1: Factorizar: 3yx9y2xyx6 22 +−+−+ Solución: 3yx9y2xyx6 22 +−+−+ 3x 2y 3 2x -y 1 Verificando las aspas I ; II ; III I. xy)y2(x2)y(x3 +=+− (aspa izquierda) II. y)3)(y()1(y2 −=−+ (aspa derecha) III. x9)3(x2)1(x3 =+ (aspa punteada) Luego los factores son: )1yx2()3y2x3( +−++ I II III 180 Ejemplo 2: Factorizar: 9y6x18xy4x8 2 ++++ Solución: Completando con 2y0 para aplicar el método de aspa doble 9y6x18y0xy4x8 22 +++++ 4x 2y 3 2x 0y 3 Luego los factores son: )3x2()3y2x4( +++ C) Método del Aspa Doble Especial: Se utiliza para factorizar expresiones de la forma: EDxCxBxAx nn2n3n4 ++++ Pasos a seguir: 1. Se ordena el polinomio de acuerdo a la forma establecida, colocando un cero en el lugar del término que falta. 2. Los términos extremos se descomponen en dos factores efectuando el producto en aspa, la suma algebraica de ambos términos se restará del término central. 3. La diferencia obtenida se descompone en la parte central buscando aspas simples a ambos lados; luego de verificar los términos de lugar segundo y cuarto, los factores se toman en horizontal. Ejemplo 1: Factorizar 3x10x10x5x2 234 +−+− Solución: 1. Una vez ordenado el polinomio se descompone los términos extremos en sus factores primos. 3x10x10x5x2 234 +−+− 2x2 1 → 2x 2x 3 → 2x6 2x7 2. Como tenemos 2x7 , para obtener el tercer término : 2x10 , le faltaría 2x3 ; éste término se descompone en factores primos: )x)(x3(x3 2 −−= ; quedando la descomposición de la siguiente forma: 2x2 -3x 1 2x -x 3 3. Se hace la verificación : 4x2 - 3x5 + 2x10 - x10 + 3 2x2 -3x 1 2x -x 3 Aspa Izquierda: Aspa derecha: 32 x2)x(x2 −=− x9)3)(x3( −=− 32 x3)x3(x −=− x)1)(x( −=− 3x5− x10− Luego los factores primos son: )3xx(()1x3x2( 22 +−+− IV. MÉTODO DE LOS DIVISORES BINÓMICOS Se utiliza para factorizar polinomios de cualquier grado, siempre y cuando admita por lo menos un factor lineal. Este método se fundamenta en el siguiente principio: “Si un polinomio se anula para x = ± a; uno de sus factores será (x m a)”. Para obtener los valores de “x” que anulan al polinomio se tendrá en cuenta lo siguiente: i) Si el polinomio es mónico (coeficiente principal, la unidad) los posibles valores de “a” son los divisores del termino independiente del polinomio con su doble signo. ii) Si el polinomio no es mónico los posibles valores de “a” son cantidades enteras o fraccionarias que resultan de combinar los divisores del término independiente y el coeficiente principal. Estas dos reglas se resumen en la siguiente fórmula: ±= Principal ecoeficient del Divisores nteindependie término del DivisoresR.C.P Donde P.C.R = Posibles Ceros Racionales I II III 181 Ejemplo 1: Factorizar 4x8x5x10xx2)x(P 2345 −++−−= Solución: Divisores de 4: 1 ; 2 ; 4 Divisores de 2: 1 ; 2 Posibles ceros = ± 2;1 4 ; 2 ; 1 = 2 1;4;2;1 Usando Ruffini enforma sucesiva : 2 -1 -10 5 8 -4 -1 -2 3 7 -12 4 2 -3 -7 12 -4 0 ⇒ (x + 1) -2 -4 14 -14 4 2 -7 7 -2 0 ⇒ (x + 2) 1 2 -5 2 2 -5 2 0 ⇒ (x -1) 2 4 -2 2 -1 0 ⇒ (x - 2) Luego : )1x2)(2x)(1x)(2x)(1x()x(P −−−++= Ejemplo 2: Factorizar 48x20x36xx6x 2345 +−−++ Solución: Divisores de 48 : 1 ; 2 ; 3 ; 4 ; 6 ; 8 ; 12 ; 24 ; 48 Divisores de 1 : 1 P.C.R. = ± 1 48 ; 24 ; 12 ; 8 ; 6 ; 4 ; 3 ; 2 ; 1 posibles ceros : ± 1 ; ± 2 ; ± 3 ; ± 4 ; ± 5 ; ± 6 ; ± 8 ; ± 12 ; ± 24 ; ± 48 Usando Ruffini en forma sucesiva: 1 6 1 -36 -20 48 Factores +1 1 7 8 -28 -48 1 7 8 - 28 -48 0 ⇒ (x - 1) +2 2 18 52 48 1 9 26 24 0 ⇒ (x - 2) -2 -2 -14 -24 1 7 12 0 ⇒ (x + 2) -3 -3 -12 1 4 0 ⇒ (x + 3) Luego: E = (x - 1) (x – 2) (x + 2) (x + 3) (x + 4) V. METODOS DIVERSOS Se utilizan para factorizar expresiones particulares, estructurando los términos de la expresión de modo que sea factorizable por alguno de los métodos conocidos. Así tenemos: A) Cambio de Variable: Consiste en sustituir por una variable expresiones que se repiten de modo que la expresión dada quede simplificada. Ejemplo 1: Factorizar 27)4x(x5)3x)(1x()2x( 2 −+−+++ Solución : 27)x4x(5)3x4x)(4x4x( 222 −+−++++ Hacemos: ax4x2 =+ Reemplazando en la expresión tenemos: 27a5)3a)(4a( −−++ 27a512a7a2 −−++ 15a2a2 −+ )3a)(5a( −+= Reponiendo la variable se tiene: )3x4x)(5x4x( 22 −+++ Ejemplo 2: Factorizar )b2ab3a)(ba(4)bab3a2(E 2222222 ++−−++= Solución : Haciendo: xbab3a2 22 =++ yb2ab3a 22 =++ Restando miembro a miembro se obtiene: yxba 22 −=− Reemplazando: y)yx(4xE 2 −−= = 22 y4xy4x +− (es un TCP) 2)y2x(E −= Luego en función de “a” y “b” se tiene: )b4ab6a2bab3a2(E 2222 −−−++= 22)b3ab3(E −−= = 2)]ba(b3[ +− 22 )ba(b9E += 182 B) Sumas y Restas: Consiste en sumar y restar simultáneamente una misma expresión o descomponer algún término del polinomio, de tal modo que una expresión aparentemente no factorizable se transforme en otra que se factorice. En particular: - Si la expresión es un polinomio de grado par se tratará de formar un trinomio cuadrado perfecto para luego llevarlo a una diferencia de cuadrados. - Si la expresión es un polinomio de grado impar se tratará de formar una suma o diferencia de cubos y Argand. Ejemplo 1 : Factorizar: 44 yx64 + Solución : Formamos un trinomio cuadrado perfecto sumando y restando 22yx16 Así: 224224 yx16yyx16x64 −++ 2222222 )xy4()y()y)(x8(2)x8( −++ 222 )yx8( + 2(4xy)− )xy4yx8()xy4yx8( 2222 −+++ Finalmente ordenando resulta: )yxy4x8()yxy4x8( 2222 +−++ EJERCICIOS RESUELTOS 1. Cuando se factoriza xx9 − hasta donde sea posible en polinomios y monomios con coeficientes enteros, el número de factores primos es: a) 2 b) 3 c) 4 d) 5 e) 6 Solución: xx9 − = )1x(x 8 − = )1x()1x(x 44 +− = )1x()1x()1x(x 422 ++− = )1x()1x()1x()1x(x 42 +++− Luego el número de factores primos es 5. Rpta. Alternativa “d” 2. Cuántos factores primos tiene la siguiente expresión: 1)4x()3x()2x()1x()x(P +++++= a) 5 b) 1 c) 4 d) 3 e) 2 Solución: Ordenando y agrupando convenientemente los factores del primer término: 1)3x()2x()4x()1x()x(P +++++= 1)6x5x()4x5x()x(P 22 +++++= Haciendo cambio de variables: ax5x2 =+ Entonces: 1)6a()4a()x(P +++= 22 )5a(25a10a)x(P +=++= Devolviendo el valor original se tiene: 22 )5x5x()x(P ++= Rpta. Alternativa “b” 3. Al factorizar 1x2x2x 34 −−+ ; la suma de sus factores primos es: a) 2 b) 2x c) –2 d)-2x e)2(x-1) Solución: Agrupando en forma conveniente: )1x(x2)1x( 24 −+− )1x(x2)1x()1x( 222 −++− )x21x()1x( 22 ++− 2)1x()1x()1x( +−+ 31)(x1)(x +− Factores primos: )1x(y)1x( −+ Suma: 2x Rpta. Alternativa “b” 4. Indicar la suma de los factores primos de: )ba(cd2)dc(ab2)dc()ba( 22222 ++−+−− a) 2222 dcba +++ b) d2cb2a +++ c) 2222 dcba ++− d) dcba 2 +++ e) 2222 dcba −−+ Solución: )ba(cd2)dc(ab2)dc()ba( 22222 ++−+−− (c-d)2 [(a - b)2 + 2ab] + 2cd(a2 + b2) (c-d)2 [a2- 2ab+b2 + 2ab] + 2cd(a2+ b2) (c - d)2(a2 + b2) + 2cd(a2 + b2) (a2 + b2) [(c - d)2 + 2cd] (a2 + b2) (c2 - 2cd + d2 + 2cd) 183 (a2 + b2) (c2 + d2) Luego la suma de los factores es: a2 + b2 + c2 + d2 Rpta: Alternativa “a” 5. Indicar el número de factores primos del polinomio. P(x; y; z) ≡ x5y + x4yz + x3y + x2yz a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 Solución: El polinomio dado es: P(x; y; z) ≡ x5y + x4yz + x3y + x2yz Por un factor común: P(x; y; z) ≡ x2y(x3 + x2z + x + z) Agrupar dos a dos: P(x; y; z) ≡ x2y ( x3 + x2z + x + z ) Extrayendo factor común: P(x; y; z) ≡ x2y[x2(x+z)+(x+z)] P(x; y; z) ≡ x2y(x+z) (x2+1) El número de factores primos es 4: Rpta. Alternativa “d” 6. Hallar el término independiente de uno de los factores primos del trinomio: 31y7x7)3yx( 2 +++++ a) 2 b) 7 c) 8 d) 3 e) 39 Solución: 31y7x7)3yx( 2 +++++ (x + y + 3)2 + 7(x + y) + 31 Haciendo cambio de variables: (a + 3)2 + 7a + 31 a2 + 6a + 9 + 7a + 31 a2 + 13a + 40 (a + 8) (a + 5) (x + y + 8) (x + y + 5) Luego el término independiente de un factor primo es: 8 Rpta: Alternativa “c” x + y = a
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