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Matemática II – 2do Magisterio IFD “Comenio”- Canelones Prof. Carolina Colman Página 1 NÚMEROS RACIONALES ABSOLUTOS Fracción: es un par ordenado de números naturales con la segunda componente distinta de cero. ( ) * , a par ordenado a b fracción b a es una fracción a b b → ⇔ ∈ ∧ ∈ℕ ℕ EQUIVALENCIA DE FRACCIONES Fracciones diferentes, por ejemplo, 2/3 y 4/6, producen el mismo resultado. En efecto, en las dos siguientes situaciones: “De los 18 alumnos de la clase, los 2/3 son chicas”. “De los 18 alumnos de la clase los 4/6 son chicas”, el número de chicas es el mismo, 12. En realidad, disponemos de infinitas fracciones para comparar el número de chicas 12 con el total de la clase 18: 2/3, 4/6, 6/9, 8/12, etc. Decimos que estas fracciones son equivalentes entre sí. Esta situación se suele ilustrar en la escuela primaria mediante gráficos como el siguiente: 4/6 de 18 chicas = 12 chicas 2/3 de 18 chicas = 12 chicas Fracciones equivalentes. Caracterización: Dos fracciones a/b, c/d son equivalentes si se cumple “la igualdad de los productos cruzados”, o sea: a.d = b.c Esta relación cumple las tres condiciones exigidas a las llamadas relaciones de equivalencia, o sea: • Reflexiva: toda fracción es equivalente a sí misma; • Simétrica: si una fracción x es equivalente a otra fracción y e y es equivalente a x, entonces x e y son la misma fracción; • Transitiva : si una fracción x es equivalente a otra fracción y e y es equivalente a otra fracción z, entonces x y z son equivalentes. Reflexiva , a a a a b b a b b b ∀ ⇔ × = ×∼ esto se cumple por propiedad conmutativa del producto de naturales ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ◊ ◊ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ◊ ◊ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ◊ ◊ ◊ ◊ ◊ ◊ ◊ ◊ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ equivalente a c a d b c b d↓ ⇔ × = ×∼ Matemática II – 2do Magisterio IFD “Comenio”- Canelones Prof. Carolina Colman Página 2 Simétrica . , prop conmutativa prop simétrica de del prod de naturales la igualdad de nat a c a c c a si b d b d d b a c c a si a d b c d a c b c b d a b d d b ∀ ⇒ ⇒ × = × ⇒ × = × ⇒ × = × ⇒ ∼ ∼ ∼ ∼ Transitiva * . * , , : Hipótesis Tesis prop transiitiva prop asociativa y de la igualdad conmutat a c e a c c e a e si b d f b d d f b f Demostración a c a d b c a d f b c f b d a d f d e b c e c f d e c f b d e b d f ∀ ∧ ⇒ ⇒ × = × ⇒ × × = × × ⇒ × × = × × ⇒ ⇒ × = × ⇒ × × = × × ∼ ∼ ∼ ������� ��� ∼ ∼ . . 0 iva del prod de nat prop cancelativa del prod de nat a f d e b d a f d e b d a e a f e b Además d b f × × = × × × × = × × ⇒ × = × ⇒≠ ∼ * 1 Es importante destacar que en la mayor parte de las situaciones, las fracciones equivalentes se usan indistintamente. Intuitivamente vemos que dos fracciones equivalentes, tales como 2/3 y 4/6 se refieren a una misma cantidad si se trata de una magnitud o a una misma razón si se trata de una comparación. Lo mismo ocurre con todas las fracciones equivalentes a la dada: 3/9, 20/30, 200/300, etc. Esta idea intuitiva se formaliza introduciendo los números racionales. 1 Si en una igualdad multiplico ambos miembros por un mismo número la igualdad se mantiene Matemática II – 2do Magisterio IFD “Comenio”- Canelones Prof. Carolina Colman Página 3 Ejemplo: Dada la fracción 3 4 , multiplico numerador y denominador por 3 y obtengo la fracción 9 12 , podemos observar que 3 9 4 12 ∼ Número racional El conjunto de las fracciones queda dividido en “clases de equivalencia”, cada una de ellas formada por todas las fracciones equivalentes entre sí. Cada una de las clases se dice que es un número racional; y el conjunto de todas las clases, el conjunto de los números racionales absolutos Qa. Esta descripción abstracta se puede interpretar desde un punto de vista más intuitivo: El número racional [2/3] = {2/3, 4/6,...} lo identificamos con la fracción 2/3 cuando es usada como representante de cualquier otro miembro de la clase de fracciones equivalentes a 2/3. Las distintas fracciones de una misma clase de fracciones equivalentes son todas ellas diferentes unas de otras. Cuando se escribe: 3 6 9 5 10 15 = = estas tres fracciones, en tanto que tales fracciones, no son iguales entre sí, sino equivalentes (se puede sustituir una por otra). Pero todas estas fracciones representan la misma clase de equivalencia, el mismo número racional. Por ello usamos el símbolo de igualdad Si se multiplican ambas componentes de una fracción (numerador y denominador) por un mismo número natural distinto de cero se obtiene una fracción equivalente. Si se dividen ambas componentes de una fracción por un mismo número natural divisor de ambas se obtiene una fracción equivalente. Matemática II – 2do Magisterio IFD “Comenio”- Canelones Prof. Carolina Colman Página 4 ( ) ( ) * : : : esta igualdad se cumple por propiedad conmutativa y por definición a Hipótesis es una fracción b n N a n a Tesis b n b Demostración a n a a n b b n a b n b ∈ × × × ⇔ × × = × × × ∼ ∼ asociativa del producto de números naturales Ejemplo: Dada la fracción 15 10 , divido numerador y denominador entre 5 que es divisor de 15 y de 10 y obtengo la fracción 3 2 , podemos observar que 15 3 10 2 ∼ Demostración análoga a la anterior. La equivalencia de fracciones y razones es la propiedad que justifica varias técnicas importantes de manipulación de racionales. Una de ellas es la técnica de 'simplificación de fracciones' que nos permite pasar de una fracción a la fracción irreducible 2 equivalente a ella y que consiste en dividir numerador y denominador por el máximo común divisor de ambos números. Otra técnica es la de 'reducir a común denominador' o 'reducir a común numerador' varias fracciones, técnica consistente en elegir fracciones equivalentes a las dadas, todas ellas con el mismo denominador o con el mismo numerador, para lo cual hay que buscar el mínimo común múltiplo de los denominadores o numeradores. Fracciones irreducibles: Cuando trabajamos con un número racional, conviene designarle por la fracción más simple posible, como por ejemplo, 3/5 en el ejemplo anterior. Estas fracciones que no se pueden simplificar (dividiendo numerador y denominador por el mismo número) se llaman fracciones irreducibles. Números racionales particulares • Todo número entero es un racional, pues cualquier entero se puede escribir en la forma de fracción: - 0 = 0/1 = 0/2 =... 2 Se llama fracción irreducible a una fracción en la que numerador y denominador son primos entre sí, es decir, no tienen ningún factor primo común. Matemática II – 2do Magisterio IFD “Comenio”- Canelones Prof. Carolina Colman Página 5 - 1 = 1/1 = 2/2 =... - 2 = 4/2 = 6/3 =... • Todo número decimal es un racional, pues todo número decimal se puede escribir bajo la forma de una fracción cuyo denominador es una potencia de diez. 1,2 = 12/10 (= 6/5) 34,56 = 3456/100 En consecuencia, el conjunto de los enteros y el de los decimales son subconjuntos de Q, el conjunto de los números racionales. Simplificación entre fracciones: Ejemplo: 4 24 12 6 28 14 7 24 6 (24,28) 4 28 7 divido num y den entre MCD ↓ = ⇒ ∼ ∼ ∼ Ejercicios 1) ¿Puedes simplificar la fracción 1/3? ¿Y 3/5? ¿Por qué? ¿Y amplificarlas? 2) Escribe tres fracciones equivalentes a cada unade éstas: 2/5; 3/2; 10/4. 3) Entre tres amigos se han repartido 360 cromos de la siguiente manera: al primero 3/9, al segundo 4/12 y al tercero 1/3. ¿Cuántos cromos le corresponde a cada uno? ¿Qué relación hay entre las tres fracciones? 4) ¿Cuál de las siguientes fracciones es irreducible? 10/21; 15/24; 220/1617 5) Simplificar las siguientes fracciones: 54 36 250 55 , , , 26 108 150 121 . 6) Una pelota rebota 2/3 de la altura que ha caído. i) Si cae de 18m, ¿a qué altura rebota? ii) ¿De qué altura fue dejada caer si rebota 4m? 7) Retiro del banco los 3/7 de mi depósito que equivalen a $1110. ¿Cuánto he dejado depositado? 8) Un chacarero vendió 2/5 de su campo y arrendó 1/3 del resto quedando para él 300 hectáreas. ¿Cuál era la superficie total de su campo antes de hacer sus negocios? Matemática II – 2do Magisterio IFD “Comenio”- Canelones Prof. Carolina Colman Página 6 Representación gráfica de Qa O µ Si tengo que representar por ejemplo la fracción 2/3, divido la unidad en 3 partes y de esas tomo 2. Orden en Qa Definición: a c a d b c b d < ⇔ × < × Ejemplo: 2 5 2 4 3 5 8 15 3 4 cierto< ⇔ × < × ⇔ < Definición: a c c a c b d a a d b c b d d b > ⇔ < ⇔ × < × ⇔ × > × Ejemplo: 2 1 2 8 7 1 16 7 7 8 cierto> ⇔ × > × ⇔ > 9) Comparar: 9 11 7 9 7 9......... .......... ............ 4 5 11 10 5 7 Casos particulares: 1) fracciones de igual denominador Matemática II – 2do Magisterio IFD “Comenio”- Canelones Prof. Carolina Colman Página 7 . . 0 a c a b b c a c b b b < ⇔ = ⇔ < ≠ Si dos fracciones tienen igual denominador es menor la que tiene menor numerador. 2) fracciones de igual numerador . . 0 a a a c b a c b b c a < ⇔ = ⇔ < ≠ Si dos fracciones tienen igual numerador es menor la que tiene mayor denominador. 10) Dadas a c y b d , queremos encontrar dos fracciones equivalentes a las dadas que tengan el mismo denominador (esto es reducir a común denominador). El común denominador deberá ser un múltiplo común distinto de cero de los denominadores de las fracciones dadas (es conveniente que sea el mínimo común múltiplo de b y d) En general: Si multiplico numerador y denominador de a b por d y numerador y denominador de c d por b, obtengo dos fracciones equivalentes a las primeras y tienen el mismo denominador b.d. Es decir . . tienen el mismo denominador . . a a d b b d c c d d d b ∼ ∼ Matemática II – 2do Magisterio IFD “Comenio”- Canelones Prof. Carolina Colman Página 8 El reglamento liceal indica que un alumno debe asistir por lo menos los 4/5 del número total de clases dictadas por el profesor para ser reglamentado. Juan González tiene 16 inasistencias y el profesor asegura que dictará 90 clases en total. i) Juan González ya quedó libre? ii) En caso negativo, ¿cuántas faltas puede tener? OPERACIONES CON FRACCIONES Y NÚMEROS RACIONALES POSITIVOS ADICIÓN Definición: . . . a c a d b c b d b d a c sumandos suma de y b d ↓ ↓ ↓ ++ = ����� Propiedades: 1) Propiedad uniforme: el resultado de la suma no depende de la fracción representante de los números racionales que se tome. ' ' ' ' ' '' ' a a b b a c a c b d b dc c d d ⇒ + = + ∼ ∼ 2) Propiedad conmutativa: el orden de los sumandos no altera la suma a c c a b d d b + = + 3) Propiedad asociativa: a c e a c e b d f b d f + + = + + 4) Propiedad de monotonía: a c a e c e b d b f d f < ⇒ + < + 5) Propiedad cancelativa: Matemática II – 2do Magisterio IFD “Comenio”- Canelones Prof. Carolina Colman Página 9 a e c e a c b f d f b d + = + ⇒ = 6) Existencia de neutro: 0 0 0 0 / se cumple a a a a Q Q n b b n n b b ∃ = ∈ ∀ ∈ + = + = Suma de fracciones de igual denominador: La suma de dos fracciones de igual denominador se define como el resultado de sumar los numeradores y dejar invariante el denominador, a c a c b b b ++ = Ejemplo: En una reunión, 2/6 de las personas son hombres y 3/6 son mujeres, ¿Qué fracción de los presentes son adultos? Efectivamente utilizando la definición de suma de fracciones: ( ) ( ) .. . . .factor común fracciones equivalentes divido num y den entre b a c ba c a b b c a c b b b b b b b ++ ++ = = = SUSTRACCIÓN O DIFERENCIA Definición: min : uendo sustraendo diferencia a c e e c a b d f f d b a c Condición de existencia b d − = ⇔ + = ≥ Matemática II – 2do Magisterio IFD “Comenio”- Canelones Prof. Carolina Colman Página 10 Regla práctica: . . . a c a d b c b d b d −− = Necesitamos demostrar que . . . a d b c c a b d d b − + = Demostración: ( ) ( ) . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . def suma distributiva de fracciones simplificando fracción primer miembro a d b c d b d ca d b c c a a a d d b c d b d c a b d d b b d d b b d d b a d d a a a b d d b b b − +− − ++ = ⇔ = ⇔ = ⇔ ⇔ = ⇔ = MULTIPLICACIÓN Matemática II – 2do Magisterio IFD “Comenio”- Canelones Prof. Carolina Colman Página 11 Propiedades: 1) Propiedad uniforme: el resultado del producto no depende de la fracción representante de los números racionales que se tome. ' ' ' ' ' '' ' a a b b a c a c b d b dc c d d ⇒ × = × ∼ ∼ 2) Propiedad conmutativa: el orden de los factores no altera el producto a c c a b d d b × = × 3) Propiedad asociativa: a c e a c e b d f b d f × × = × × Matemática II – 2do Magisterio IFD “Comenio”- Canelones Prof. Carolina Colman Página 12 4) Propiedad de monotonía: *a c a e c e con e b d b f d f < ⇒ × < × ∈ Ν 5) Propiedad cancelativa: * a e c e a c b f d f b d e × = × ⇒ = ∈ Ν 6) Existencia de neutro: * / se cumple n a a n n a a con n Q n b b n n b b ∃ ∈ Ν ∀ ∈ × = × = 7) Existencia de inverso: El inverso de un número e aquel que multiplicado por él nos da la unidad, es decir el neutro de la multiplicación. Todos los racionales tienen inverso excepto el 0. 1 1 1 * ( 0) existe y es único el inverso de ,este sería y se cumple 1 a a a a a a a Q a b b b b b b b − − − ∀ ∈ ≠ × = × = Observamos: 1 a b b a − = 8) Absorción: se .0 0 a a Q cumple b b ∀ ∈ = 9) Hankeliana . 0 0 0 a c a c o b d b d = ⇒ = = 10) Distributiva de la multiplicación respecto a la adición o sustracción: . . . a c e a e c e b d f b f d f + = + . . . a c e a e c e b d f b f d f − = − Matemática II – 2do Magisterio IFD “Comenio”- Canelones Prof. Carolina Colman Página 13 DIVISIÓN Definición: � � � dividendo divisor cociente a c e c e a b d f d f b ÷ = ⇔ × = Ejemplo: En una reunión hay 24 personas, los 2/3 de los presentes son adultos y ¾ de los adultos son hombres. a) ¿Cuántas personas adultas hay en la reunión? b) ¿Cuántos niños hay en la reunión? c) ¿Qué fracción son los hombres respecto del total de personas? DENSIDAD EN Qa Matemática II – 2do Magisterio IFD “Comenio”- Canelones Prof. Carolina Colman Página 14 Una propiedad muy importante del orden de racionales es que dados dos racionales, por muy próximos que los elijamos siempre podemos encontrar tantos racionales como queramos que sean mayores queuno de ellos y menores que el otro. Esta propiedad se suele enunciar diciendo que entre dos números racionales distintos existen siempre infinitos racionales. También se dice que el conjunto de los números racionales es un conjunto denso. Todo esto implica que en los números racionales, a diferencia de lo que sucede en los naturales, deja de tener sentido el concepto de número “siguiente” o “anterior” ya que nunca podremos encontrar dos racionales que no tengan otros racionales entre ellos. Ejemplo: ¿Existe un número racional α entre 2 5 y 3 5 ? La respuesta es sí, por la propiedad enunciada anteriormente (densidad en Qa) Para encontrar uno se puede proceder así: - Si representamos 2 5 y 3 5 en la recta numérica, un valor posible de α sería el punto medio del segmento determinado por ellos. 0 2 5 α 3 5 1 2 3 15 5 2 2 α α + = ⇒ = Observación: Si consideramos punto medio entre por ejemplo 2 5 y α, encontraríamos otro racional entre 2 5 y 3 5 , luego punto medio entre 2 5 y este último, encontraríamos otro racional entre 2 5 y 3 5 . Este procedimiento se puede seguir repitiendo tantas veces como quiera, lo cual nos permite apreciar la existencia de infinitos racionales entre 2 5 y 3 5 . - Buscamos fracciones equivalentes a 2 5 y 3 5 con igual denominador, por ejemplo: 2 4 5 10 ∼ y 3 6 5 10 ∼ , es decir que buscar un número racional entre 2 5 y 3 5 es equivalente a buscar uno entre 4 10 y 6 10 , por lo que α podría ser 5 1 10 2 ∼ . Si quisiera encontrar más trataría de encontrar otras fracciones equivalentes a las Matemática II – 2do Magisterio IFD “Comenio”- Canelones Prof. Carolina Colman Página 15 dadas, por ejemplo 8 20 y 12 20 , por lo que racionales entre ambos podrían ser 9 20 , 10 20 , 11 20 . Observamos que 10 20 es equivalente a 1 2 , por lo que encontramos dos más, no tres.
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