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X CONCEPTO Son resultados de ciertas multiplicaciones indicadas que se obtienen en forma directa sin necesidad de aplicar la propiedad distributiva; todo ello es posible por la forma en que se presentan los factores. Es importante para el alumno reconocer estas formas matemáticas, para lograr ello le proporcionaremos un resumen completo de los llamados productos notables. PRINCIPALES PRODUCTOS NOTABLES 1. Binomio suma o diferencia al cuadrado (a + b)2 = a2 + 2ab + b2 Trinomio cuadrado perfecto (a - b)2 = a2 - 2ab + b2 Trinomio cuadrado perfecto Ejemplo: Ejemplo: • ( 2 + 1)2 = ( 2 )2 + 2( 2 )(1) + 12 • (2a - 1)2 = (2a)2 - 2(2a)(1) + 12 = 2 + 2 2 + 1 = 3 + 2 2 = 4a2 - 4a + 1 2. Identidades de Legendre (a + b) 2 + (a - b)2 = 2(a2 + b2) (a + b) 2 - (a - b)2 = 4ab Ejemplo: Ejemplo: • (x + 3m)2 + (x - 3m)2 = 2(x2 + (3m)2) = 2(x2 + 9m2) • (3m + 2n)2 - (3m - 2n)2 = 4(3m)(2n) = 24mn 3. Diferencia de cuadrados (a + b)(a - b) = a 2 - b2 Ejemplos: • (x2 + 1)(x2 - 1) = (x2)2 - 12 = x4 - 1 • ( 7 + 2)( 7 - 2) = ( 7 )2 - 22 = 7 - 4 = 3 • (5n + 3m)(5n - 3m) = (5n)2 - (3m)2 = 25n2 - 9m2 4. Identidad de Stevin (producto de binomios con un término común) (x + a)(x + b) = x 2 + (a + b)x + ab Ejemplos: • (x + 7)(x + 1) = x2 + (7 + 1)x + (7)(1) = x2 + 8x + 7 • (x - 2)(x + 5) = x2 + (-2 + 5)x + (-2)5 = x2 + 3x - 10 (x + a)(x + b)(x + c) = x3 + (a + b + c)x2 + (ab + ac + bc)x + abc Ejemplo: • (x + 2)(x + 1)(x + 7) = x3 + (2 + 1 + 7)x2 + (2(1) + 2(7) + 1(7))x + 2(1)(7) = x3 + 10x2 + 23x + 14 5. Desarrollo de un binomio al cubo (a + b) 3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 (a - b) 3 = a3 - 3a2b + 3ab2 - b3 Ejemplo: Ejemplo: • (2x + 2)3 = 8x3 + 24x2 + 24x + 8 • (a - 2)3 = a3 - 6a2 + 12a - 8 Corolario: (a + b) 3 + (a - b)3 = 2a(a2 + 3b2) (a + b) 3 - (a - b)3 = 2b(3a2 + b2) PRODUCTOS NOTABLES Observación (a - b)2 = (b - a)2 Atención Como: (a + b)2 = a2 + 2ab + b2 ...(α) (a - b)2 = a2 - 2ab + b2 ...(β) (α) + (β): (a + b)2 + (a - b)2 = 2(a2 + b2) (α) - (β): (a + b)2 - (a - b)2 = 4ab De este modo se demostró la veracidad de las identidades de Legendre. Atención Como: (a + b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 ...(i) (a - b)3 = a3 - 3a2b + 3ab2 - b3 ...(ii) (i) + (ii): (a + b)3 + (a - b)3 = 2a(a2 + 3b2) (i) - (ii): (a + b)3 - (a - b)3 = 2b(3a2 + b2) De este modo se demuestra el corolario del desarrollo de un binomio al cubo. 6. Identidades de Cauchy (a + b) 3 = a3 + b3 + 3ab(a + b) (a - b) 3 = a3 - b3 - 3ab(a - b) Ejemplo: Ejemplo: • (2x + m)3 = (2x)3 + m3 + 3(2x)(m)(2x + m) • (a2 - b)3 = (a2)3 - b3 - 3(a2)(b)(a2 - b) = 8x3 + m3 + 6xm(2x + m) = a6 - b3 - 3a2b(a2 - b) 7. Producto de un binomio por un trinomio Suma de cubos Diferencia de cubos (a + b)(a 2 - ab + b2) = a3 + b3 (a - b)(a 2 + ab + b2) = a3 - b3 Ejemplo: Ejemplo: • (x + 2)(x2 - 2x + 4) = x3 + 23 = x3 + 8 • ( 7 - 2)( 7 2 + 7 (2) + 22) = ( 7 )3 - 23 = 7 7 - 8 8. Desarrollo de un trinomio al cuadrado • Forma desarrollada (a + b + c)2 = a2 + b2 + c2 + 2ab + 2bc + 2ca • Formas abreviadas (a + b + c)2 = a2 + b2 + c2 + 2(ab + bc + ca) (a + b - c)2 = a2 + b2 + c2 + 2(ab - bc - ca) (a - b + c)2 = a2 + b2 + c2 + 2(-ab + ac - bc) (a - b - c)2 = a2 + b2 + c2 - 2(ab + ac - bc) 9. Identidad de Argand (x2m + xmyn + y2n)(x2m - xmyn + y2n) = x4m + x2my2n + y4n • Casos particulares (x2 + x + 1)(x2 - x + 1) = x4 + x2 + 1 (x2 + xy + y2)(x2 - xy + y2) = x4 + x2y2 + y4 Efectuar 1. (x - 3)2 = 2. (x + 8)2 = 3. (x + 9)2 = 4. (5 - x)2 = 5. (8 - x)2 = 6. (x + 2)3 = 7. (x + 3)3 = 8. (x + 4)3 = 9. (x - 6)3 = 10. (x + 10)(x - 10) = 11. (x + 2)(x - 2) = 12. (a + 5)(a - 5) = 13. ( 3 + 1)2 = 14. ( 5 2- )2 = 15. ( 27 + )2 = 16. ( 113 + )2 = 17. ( 2 - 1)2 = 18. (x + 9)2 - x2 = 19. 3 1 3 1+ -^ ^h h = 20. 5 13 5 13+ -^ ^h h = 21. (x + 8)(x + 2) = 22. (x + 2)(x + 3) = 23. (x + 9)(x - 6) = 24. (x + 10)(x - 2) = 25. (x + 12)(x - 8) = 26. (x + 2 - y)2 = 27. (a - 2 + 3)2 = 28. (x2 + b + 1)(x2 - b + 1) = 29. (5y + 2x - 1)2 = 30. (b2 + b + 1)(b2 - b + 1) = 31. (x2 + xy + y2)(x2 - xy + y2) = 32. (x + xy + y)2 = 33. (x6 + x3y4 + y8) (x6 - x3y4 + y8) = Recuerda Que a la identidad de la Cauchy también se le denomina: forma semiagrupada de un binomio al cubo. Problemas resueltos X 1 Si: x + y = 3 2 x . y = 2 Calcula: x2 + y2 Resolución: (x + y)2 = (3 )2 2 x2 + 2xy + y2 = 18 x2 + 4 + y2 = 18 ` x2 + y2 = 14 2 Calcula: a3 + b3 Si: a + b = 4 y a . b = 2 Resolución: (a + b)3 = a3 + b3 + 3ab(a + b) 4 43 = a3 + b3 + 3 . 2 . 4 64 = a3 + b3 + 24 ` a3 + b3 = 40 3 Si: x y 9 3 1 3 1 3 3 3 = + + = - Halla: xy Resolución: . ( ) ( )y x 3 1 9 3 1 3 3 3 3 3 3 3 = - + + ( ) ( )1- y . x = 3 - 1 ` xy = 2 4 Si: x + y = 2 5 x . y = 3 Halla: M x y 22 2= + + Resolución: (x + y)2 = (2 )5 2 x2 + 2x . y + y2 = 20 6 x2 + 6 + y2 = 20 & x2 + y2 = 14 4M 14 2` = + = 5 Si: a b c 5 2 1 2 4 3 5 3 3 = - + = - = - Calcula: E abc a b c 6 3 3 3 = + + Resolución: ( 1) ( 4) (3 )a b c 5 2 2 53 3+ + = - + + - + - a + b + c = 0 & a3 + b3 + c3 = 3abc Reemplazamos: E abc abc 6 3 6 3 = = 0,5E 2 1` = = 6 Reduce: M = (x + 5)2 + (x + 3)2 - 2(x + 4)2 + 1 Resolución: M = (x + 5)2 + (x + 3)2 - 2(x + 4)2 + 1 M = x2 + 10x + 25 + x2 + 6x + 9 - 2(x2 + 8x + 16) + 1 M = 2x2 + 16x + 34 - 2x2 - 16x - 32 + 1 M = 34 - 32 + 1 ` M = 3 7 Si: 11x x 1 + = Calcula: x x 12 2+ Resolución: (11)x x 1 2 2 + =d n 2 121x x x x 1 12 2+ + =d n 2 121x x 12 2+ + = 119x x 12 2` + = 8 Si: x3 + y3 = 28 xy(x + y) = 12 Calcula: x + y Resolución: (x + y)3 = x3 + y3 + 3xy(x + y) (x + y)3 = 28 + 3(12) (x + y)3 = 64 ∴x + y = 4