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www.FreeLibros.org PROLOGO Las páginas que siguen son fruto de la convicción, reforzada por m uchos años de experiencia docente, de que al estudiante venezolano de bachillerato le sobran capacidad y voluntad para enfrentar el estudio de la M atem ática de una forma . profunda e íntegra y para fijar sus m etas más allá de los mínimos requerim ientos de los programas oficiales. La aceptación que ha tenido m i anterior trabajo, Selección de Tem as de M atem ática 4, me ha hecho ver, además, que, lejos de estar solo en m i em peño por exigir lo máxim o del estudiante, soy tan sólo uno más de una verdadera legión de docentes que no se resignan a la superficialidad. A todos aquellos, estudiantes y docentes, que com baten la m ediocridad y no temen guiar su barca hacia aguas profundas para atrapar los mejores peces del saber, dedico con admiración y respeto este trabajo. M uchos han sido los que de una form a u otra estuvieron a mi lado en la realización de esta obra. A todos les estoy agradecido. Sin em bargo me parecería una ingratitud no m encionar a algunos de quienes recibí una ayuda m uy especial: Carolina Orellana y Francis Abreu, brillantes exalumnas, quienes m e hicieron llegar sus observaciones y correcciones. Este trabajo sale con muchos m enos errores debido a la dedicación de ellas. Varias secciones no pasaron, lam entablem ente, por sus m anos; los errores que en ellas pueden aparecer son exclusivam ente de mi responsabilidad. Jorge B arrero,, tocayo y am igo, en quien no sé qué adm irar m ás, si su capacidad para encontrar so lución a los problem as que se le presen tan , o su sensibilidad para advertir los problem as de los demás y ayudar a resolverlos. N o me queda sino desear que este libro sea de utilidad para aquél que lo tome en sus manos y que encuentre en él elem entos que le ayuden en su em peño por lograr un dom inio profundo de la m ateria. Y ojalá que, al constatar que el esfuerzo por hacer bien las cosas deja una honda satisfacción, haga de la lucha contra la mediocridad una filosofía de vida. SELECCION DE TEMAS DE MATEMATICA POLINOMIOS - SUMATORIAS INDUCCION COMPLETA ' COMBINATORIA' BINOMIO DE NEWTON GEOMETRIA ANALITICA CONICAS INECUACIONES VECTORES, RECTA Y PLANO en el espacio MATRICES Y DETERMINANTES SISTEMAS 4150 ejercicios propuestos con sus resultados JORGE GID HOFFMANN SPHINX Caracas POLINOMIOS Generalidades Toda expresión en la forma axn + bx"~* + cx"~2 + ■•■■■ + p x + q donde n es un entero positivo, recibe el nom bre de P olin om io en el que x es la Variable, cada sumando es un Térm ino y los parám etros a, b, c, ... , p y q son los Coeficientes de los términos del polinomio. Un polinom io en x se representa por la notación P (x) que se lee “P de x” , o con el uso de otras letras (Qup M (xP%N (xpf xp gfx), etc.). Por ejem plo, x~ + 3a' 2 - 5 x + 2 es un polinom io en x . Podem os expresarlo así: P( x ) s x 3 + 3 j c 2 - 5 x + 2 El V alor num érico de un polinom io en x para un cierto valor particular x - a se representa por Pla) y se obtiene sustituyendo la variable x por a. En el ejem plo anterior, el valor numérico del polinom io para x = - 2 es El G rado de un térm ino de un polinom io es igual a la sum a de los exponentes de las variables de dicho término. 5x es un térm ino de primer grado porque el exponente de la parte literal * es uno ( 1 ). 8 -vy es un térm ino de segundo grado porque la sum a de los exponentes de los factores literales es 2 xy2 es un térm ino de tercer grado l x iy 2z es un término de octavo grado El Grado de un polinom io es el grado de su térm ino de m ayor grado. En el polinom io 5* 3 +3.v 2 +2.v + 7el prim er térm ino es el de m ayor grado (tercero). El polinom io es, entonces, de tercer grado. U n pplinomio puede ser de Grado nulo si el máxim o grado de la variable es cero. PU )= 7 es un polinomio de grado nulo. En general, cualquier número real distinto de cero es un polinom io de grado = ( - 2 ) 3 + 3 ( - 2 ) : — 5 (—2) + 2 = - 8 + 1 2 + 10 + 2 POLINOMIOS 7 nulo. El núm ero cero tam bién se considera un polinom io: es el único polinom io cuyo grado no está definido. ■ Por eso se prefiere llamar Polinom io constante al polinom io P(x) = a (donde a * 0) y Polinom io nulo al polinomio P(x) = 0 . Un polinomio es homogéneo si todos sus términos son de igual grado: 4 a 5 - 3 a 4>>+2A3 y 2 + A2 y 3 -5 A y 4 + y 5 es un polinom io hom ogéneo de ' quinto grado, pues todos sus térm inos son de quinto grado. Térm inos sem ejantes de dos polinom ios son los térm inos que tienen idéntica la parte literal. . Los coeficientes de los térm inos de un polinom io pueden ser e n te r o s , fraccionarios, irracionales e imaginarios: x 3 + 3.x2 + 2 a - 1 es un polinomio con coeficientes en Z — a 2 + — x + — e s u n p o l in o m io c o n c o e f ic ie n te s e n Q 2 2 1 4 V 2 jc 3 + 3 \ Í 6 x 2 + 1 e s u n p o l in o m io c o n c o e f ic ie n te s e n R x 4 + (3 + i ) a 3 + 2ix + 5 es un polinom io con coeficientes en C Dos polinom ios Plx) y Qlx) son iguales sólo si los coeficientes de los términos del mismo grado son iguales. Operaciones con polinomios Suma Algebraica Para sum ar dos o más polinom ios, se suman algebraicam ente los térm inos semejantes de dichos polinomios. El grado del polinomio suma es igual o menor que el del Polinomio sumando de mayor grado Ejemplo Sean P{x) = 3.x3 - 5 a 2 + 3 M (l) = - 5 a 4 - 2 a 3 - 5 a - 1 N lx )=x~ - 4 x 2 + 3 x - 2 Determinar Py PU) + Af( v) - N (x) = 3.r3 - 5 a 2 + 3 + 5 a 4 - 2 a 3 - 5 a - 1 - a 3 + 4 a 2 - 3 a + 2 5 a j - a 2 - 8a + 4 El polinorpio suma es de cuarto grado (al igual que M (xr que era el polinom io sumando de mayor grado). Podría haber sido de tercer grado si en la sum a algebraica se hubieran elim inado los términos de cuarto grado, o de grado menor, si se hubieran eliminado también los términos de tercero, segundo, etc., grado. 8 POLINOMIOS Multiplicación La m ultiplicación de polinom ios se efectúa teniendo en cuenta la ley de los signos y aplicándola propiedad distributiva El grado del Polinomio Producto es igual a la suma de los grados de los Polinomios Factores Ejemplo Sean P{ = 2 a + 3 a - a + 2 M {x) = x - 4 * — 1 D eterminar P{x)'-Mlx) P( x ) - M {x) = ( 2 a 3 + 3 a 2 - a + 2 ) ( a 3 - 4 a - 1 ) = 2 a :6 - , 8 a :4 - 2 a :3 + 3 a :5 - 1 2 a :3 - 3 a :2 - a 4 + 4 a 2 + a + 2 a 3 - 8 a - 2 2 a :6 + 3 a :5 - 9 a :4 - 1 2 a :3 + a 2 - 7 a - 2 Multiplicación por coeficientes Si los polinom ios factores contienen una m ism a única variable y están ordenados en la m ism a form a con relación a la variable (se aconseja que sea en form a decreciente) la m ultiplicación se facilita utilizando sólo los coeficientes, tal com o se muestra en el siguiente ejemplo. Ejem p lo Efectuar el anterior producto PU) ■ M {x) utilizando sólo los coeficientes: 2 3 —1 2 C oefic ientes de P,„ 1 0 - 4 - 1 C oefic ien tes de M ,„ (nó tese e l cero , coeficiente de x2) 2 3 - 1 2 - 8 - 1 2 4 - 8 _______________ r 2 - 3 _____ 1 - 2 2 3 —9 —12 1 —7 - 2 Coeficientes del Polinomio Producto (de 6o grado) Plx) ■ M ( x) = 2 x + 3 a - 9 a -4 - 1 2 a 3 + a 2 - 7 a - 2 División de polinomios O rdenados el D ividendo y el D iv isor, se d iv ide el prim er térm ino del dividendo entre el prim ero del divisor para obtener el prim er térm ino del Cociente. Este prim er térm ino se m ultiplica por todo el divisor y el producto se resta del D ividendo (para lo cual se le cam bia signo), escribiendo cada térm ino debajo de su semejante. Se obtiene así un primer residuo parcial. La operación se repite con cada residuo parcial que se obtenga (m ientras el grado del residuo parcial sea m ayor o igual al del Divisor). POLINOMIOS El Residuo de la división será el prim er residuo parcial cuyo grado sea menor que el del Divisor. Ejemplo________________________________Sean D(x) = 2 x 5 - 3jc4 - 8 x 3 - 1 l x 2 - 35x - 24 ¿u) = x 2 ~ 3 x - 2 Determinar Qlxl (cociente) y R(x> (residuo) de dividir D lx) entre dlx). 3a:4 - 8 jc3 - 1 Ijc2 - 3 5 * - 2 4 1 * 2 - 3 * ~ 2 6x a + 4 x 3 2x3 + 3x2 + 5 * + 10 3 x 4 - 4 x 3 -3x4 + 9x3+ 6x2 5 x 3 - 5 * 2 •+5*3 + 1 5 *2 + 1 0 * 1 Ojc2 - 25x - 1 0 * 2 + 30a:+ 20 5 x - 4 Q(x, = 2 * 3 + 3 . r + 5 * + 10 *u> = 5 * - -4 En la división, el grado del Cociente es igual a la diferencia del grado del Dividendo y el grado del Divisor. El mayor grado que puede tener el Residuo es el grado del Divisor menos una unidad. El Residuo es cero cuando la división es exacta. En toda división se cumple que Dividendo = D ivisor x Cociente + Residuo (Identidad fundamental de la división) La división del ejem plo anterior se puede hacer de form a más sencilla utilizando sólo los coeficientes: 2 - 2 - 3 - 8 6 ___ 4 -11 -3 5 -2 4 1 - 3 -2 5 10 - 4 9 5 -5 -5 1 1 _ JO 1 0 -1 0 -25 _ J 0 _ 20 -4 Respuesta: = 2 x 3 + 3 .v + 5* + 10 *u> = 5 x - -4 1 0 POLINOMIOS C Ejercicio 1 [ Dados los siguientes polinomios: Mu) b 6 x B + 17x5 + 2 * 4 + 2 * 3 - 38*2 + 9* - 63 N(x) = 2 x 3 + 5x2 - x + 7 P(x) = 2 * 5 + x 4 - 10x3 + 2 9 * 2 - 32* + 4 7 ^ 2 * 2 - 3 * + 6 V;a) = * 3 - 2 * 2 + 3 * + 1 4 * 3 - 2 * + l 3 * 5 + * 3 - * 2 + 3 Su, s * - 2 fy*, = 2 * + 1 L a división de un polinom io por el binom io * + a puede realizarse con m ayor rapidez por un procedim iento que recibe el nom bre de División Sintética o Regla de Ruffini. E jemplo 1 _________________________ Sea la división (x 4 + 5 x 3 + 2 x 2 - 3* + 3) + (x + 2) Para ob tener el cocien te por el p roced im ien to o rd inario se d ispone la operación de esta forma: x 4 + 5 x 3 + 2 x 2 - 3 x + 3 | x + 2 - * 4 - 2 x 3 •' x 3 + 3 x 2 - 4 x + 5 3x 3 - 3 x 3 - 6 x 2 —4 x 2 4 x 2 + 8 x 5x - 5 x - 10 -7 Llamemos d,, d 2, d 3 ... los coeficientes del Dividendo: d, = 1 d 2 = 5 d 3 = 2 d 4 = -3 d 5 = 3 determinar: División de un polinomio entre x+a - Regla de Ruffini POLINOMIOS 11 Llam em os a el segundo térm ino del Divisor: a = 2 (La raíz del D ivisor será - a = - 2 y Llam em os c „ c2, c 3 ... los coeficientes del Cociente: c, = 1 c2 = 3 c 3 = - 4 c4 = 5 Llamemos, por último, R al Residuo: R = - 7 Podemos, entonces, observar: 1) El coeficiente del primer térm ino del Cociente es igual al del primero del Dividendo: c, = d, = 1. 2) El coeficiente del segundo térm ino del Cociente se obtiene multiplicando el del térm ino anterior por - 2 (raíz del D ivisor) y sumando el producto al co e fic ie n te del segundo té rm ino del D iv idendo : c , = l ( - 2 ) + 5 = c, • ( - a ) + d2 3) El coeficiente del tercer térm ino del Cociente se obtiene multiplicando el del térm ino anterior por la raíz del D ivisor y sum ando el producto al c o e f ic ie n te ; del te rc e r té rm in o del D iv id en d o : c . = 3 ( - 2 ) + 2 = c2 - ( - 0 ) + ¿ 3 4) D e form a análoga se obtienen el coeficiente del cuarto térm ino del Cociente y el Residuo 5) O bsérvese, por últim o, que el grado del Cociente es una unidad menor que el gra^o del Dividendo, lo que sucederá siem pre que el D ivisor sea de prim er grado, es decir, de la forma x + a. Disposición práctica Los cálculos anteriores se efectúan rápidam ente disponiendo los elementos de la siguiente forma: r 2 | - 3 | 3 | 4 : 2 T t V r ■y r lQ V 1 3 5 I -7 Residuo C oefic ientes del D ividendo Raíz del D iv isor ^ _ _ . . , _ . Coeficientes del Cociente Las flechas dirigidas lateralmente .....................y ) indican un producto. Las flechas dirigidas hacia abajo ( ^ ) indican una suma algebraica. Resumen de ia División Sintética o Regla de Ruffini: 1) El Cociente de dividir un polinom io en x por otro de la form a x + a es un tercer polinom io de grado m enor en una unidad que el grado del Dividendo. 2) El coeficiente del prim er térm ino del Cociente es igual al coeficiente del primer térm ino del Dividendo. 1 2 POLINOMIOS 3) A partir del segundo, los coeficientes de un térm ino cualqu iera del C ociente se obtienen m ultiplicando el coeficiente del térm ino anterior por la ra íz del D iv iso r y sum ándole al p roducto el co efic ien te correspondiente del Dividendo. Ejemplo 2______________________________ ''Efectuar: (x 8 + 5 x J - 3 x 5 - 2 x 4 + 6 x 2 - 3x + 5) + (a: +1) U tiliz a n d o la R eg la de R uffini: 1 5 0 -3 - 2 0 6 -3 5 - 1 - 1 - 4 4 - 1 3 - 3 -3 Ó 1 4 -4 1 -3 3/ 3 - 6 LLL (2, v) = x 1 + 4 x 6 - 4 x 5 + x 4 - 3 x i + 3 x 2 + 3 x - 6 R = \ \ _________ _________________________ Ejemplo 3______________________________ Efectuar: ( 6 x 4 - 5 x 3 - 3 x + 2) + (x - 2) U tilizando R uffini: 6 ~5 0 -3 2 2 1 2 14 28 50 6 7 14 25 L52 Q x) = 6 x 3 + 7 x 2 + 1 4 * + 25 R = 52___________________ Ejem plo 4______________________________ Efectuar: (2 x 5 + 3V3* 4 + I x 3 + 2 ^ 3 x 2 - 3x + 3V3) + (jc + V 3) U tilizando Ruffini: 2 3V3 7 2V3 -3 3V3 - V 3 - 2 ^ 3 - 3 - 4 V 3 6 - 3 ^ 3 2 V3 4 - 2 ^ 3 3 !_£ <2(a) = 2 x 4 + V3* 3 + 4a : 2 - 2- j3x + 3 R = 0 (La división es exacta) E jm pJsJ.____________________________ Efectuar: (3x 5 + 4 x 4 - 2 x 3 - -j x 2 + 2 x - 1 ) + (x - ■}) U tilizando Ruffini: 3 4 - 2 - 1 2 - i 1 2 4 4 T i i á 9 3 6 2 1 13 L i Q( x) = 3 x 4 + 6 x 3 + 2 x 2 + x + f POLINOMIOS 13 E¡jemplo 6 _________________________ Efectuar: (2 Z 4 + 3¿Z3.+ 3 Z 2 + Z + 5) + (Z + 2 i) Utilizando Ruffini: 2 3i 3 1 5 - 2 i -4 i - 2 i —4—2 i 2 - i 1 1 —2 i i 1 —2 i = 2 Z 3 - t'Z2 + Z +1 - 2í R = l - 2 i _________________ Ejemplo 7______________________________ / ■ • Efectuar: [3Z 3 - ( 8 - 5¿)Z 2 + (1 + 3¿)Z - 3 + 9i] + (Z - 3 + 2 i) Utilizando Ruffini: 3 -8+5i l+3i -3+9i 3-2i 9—6 i 1 —5i 2-1 Oi 3 1 - i 2 —2 i 1 - 1 - i j ^ , ) = 3 Z 2, + ( l - i ) Z + 2 - 2 t R = ~ l - i _____________________ Eienwto 8___________________ Efectuar: ( 5 a 12 + 6 a 9 - 2 a 6 - 4 a 3 + 2 ) -* - ( a 3 + 1 ) A unque en esta oportu nidad el divisor no es de la form a x + a, sin embargo, dado que los exponentes de la variable en el dividendo son múltiplos del exponen te de la variable del divi sor, efectuando un cambio de v a r ia b le , po d em o s e m p le a r la R eg la de Ruffini. Haciendo x3 = y tenemos: + 6 _y — 2 y — 4 y + 2 ) ■+■ ( y + 1) Utilizando ahora Ruffini: 5 6 - 2 - 4 2 - 1 -5 - ] 3 1 5 1 - 3 - 1 í_ 2 fitjr) = 5y 3 + y 2 - 3y - 1 R = 3 Y, deshaciendo el cambio de variable: Q x) = 5 a 9 + a 6 - 3 a 3 - 1 R = 3__________________ POLINOMIOS Ejemplo 9______________________________ Efectuar: (3* 2 5 - 6 a 20 + 2 a 15 - 7 a 5 - 2) + ( a 5 - 2) Dado que los exponentos de la variable en el d iv i dendo son m últiplos del exponente de la variable del divisor, podemos efec tuar un cambio de variable. Haciendo x5 = y tenemos: ( 3 y — 6 >’ + 2 y ' — l y — 2 ) + ( y — 2 ) Utilizando Ruffini: 3 - 6 2 0 -7 - 2 2 6 0 4 8 2 3 0 2 4 1 LO f í v, = 3 / + 2 r + 4 y + l R = 0 (La división es exacta) Y . d eshac iendo el cam b io de variable: *____________________________ Q ( x ) = 3 x 2 0 + 2 x ' ° + 4 x 5 + \ R = 0____________________ ( Ejercicio 2 Determinar Q(x, y R por el método de Ruffini: 1 ) ( 3 a 3 - 2x~ - 1 1 a + 7 ) + ( a - 2 ) 2) ( 5 a 4 - 4 3 a 2 + 4 a + 4) -s- ( a + 3) 3) ( a 4 - 5 a 3 - 2 a + 8 ) - í - ( a - 5 ) 4 ) U 5 + 1 ) + (jc + 1) 5) ( 3 a 4 + 7 a 3 + 8 a 2 + 1 4 a + 7 ) ^ a + - ^ 6 ) ( 6 a 4 + 5 a 3 - 9 a 2 - 1 3 a + 1 0 ) - ( a 0 ) ( 4 a 4 - a 3 + 2 a 2 - 2 a + 1 ) h - Í a - - Í 1 8 ) ( a 4 + 2 a 3 + A‘ + 2 A + l ) - 5 - ^ A + -^-j 9 ) (A 5 - 5 a 3 + 11 a + 5 V 2 ) - (A - < 2 ) (fí¡p 11) ( 3 a 5 - 5 3 a 3 + 2 \ ' 2 a2 - 7 a + v '2 ) + ( a + 3 ^ 2 ) 12) ( a 5 - 2 a c 4 + a 2A 3 - 2 a 2 - 2 o A + l) + ( A - a ) (£$)) [ 2 a 3 + (3m —2 a ) * 2 + (ni2 - \)x~+anj2 - a 2m + a ]- 5- ( A - a + m) ( l4 ) (2 Z 4 - /Z 3 + Z 2 + 3Z - 2 f ) - ( Z - 0 POLINOMIOS 1 15) [Z 5 - Z 4 - iZ 3 + (4 + 7 i)Z 2 + 6 /Z - 4 + 2/] + (Z - 2 + i) 16) [(1 + i)Z 3 + ( 1 - 2¿)Z 2 + (1 - 1 li)Z - 8 i] + (Z - 3 - 2 i) 17) [(1 + 2r)Z3 - (5 + 5í)Z2 - 6 + 4 i] + (Z - 3 + i) 18) [2 Z 3 + (3 - 4 i)Z 2 - ( 2 - i )Z + 3 - 4 i] + ( Z - j - i ) 19) (3x 6 - 7 x 4 + 7 x 2 - 8 ) + (x 2 - 2) 20) (x 1 5 + 6 x 1 0 - x 5 - 25) + (x 5 + 5) 21) (2 x 1 6 + 6 x 1 2 + x 4 + 4 ) + (x 4 + 3) 2 2 ) (6 x 2 l - 7 x l4 + 3 ) + | x 7 - i j . 23) (3x 1 2 - 10x 6 + 7 x 3 + 6 ) + (x 3 + 2) ( 0 ) (ax 1 8 - 3axn + a x 6 + 5) + (x 6 - 2) 25) (3x 6 - 2 a x 4 + 5 a 2 x 2 - 6 a 3) + (x 2 - a) 26) (2 Z 9 + 3 Z 6 + 3iZ 3 - 1 ) (Z 3 + 1 ) 27) [2 Z 2 4 + (1 - j)Z 1 6 - (22 - 1 5 i)Z 8 + 13] + (Z 8 - 3 + í) 28) (Z 8 + 4 )- í- (Z 2 - l - i ) División de un polinomio entre ax + b M ediante una sencilla operación, puede también aplicarse la Regla de Ruffini en el caso de que el divisor sea de la form a ax + b. T éngase sólo en cuen ta que, al rea liza r una m ism a operación con el D ividendo y con el D ivisor, el C ociente no se altera, pero el R esiduo s í queda afectado por la operación realizada. Esto es fácilm ente com probable m ediante una elemental división de números. Si, por ejemplo, dividim os Dividendo y D ivisor entre 3, al realizar la división sintética no obtendrem os R sino R/3; si multiplicam os D ividendo y D ivisor por 5, no obtendremos R sino 5R. Veámoslo en la práctica: Ejem plo 10_________________________________________________ '___________ Efectuar: (9 x 4 + 6 x 3 + 2 x 2 + x - 3) + (3x +1) Debemos, para poder apli car Ruffini, llevar primero el divisor a la forma x + a. Para esto dividimos entre 3 todos lo s térm inos del . , , 2 . dividendo y del divisor: (3* + 2 x + - 5-X + -y X — l ) + (x + - )̂ Utilizando Ruffini: 3 2 } i - 1 - i -1 - i - f r 3 1 i í 6 POLINOMIOS La operación realizada con el d iv idendo y con el d iv iso r no a fe c ta al cociente. Por tanto El residuo, en cambio, sí q u eda a fec tad o por la operación. Por tanto lo que o b tuv im os al hacer la división no es R sino R/S: Despejando R Qix) = 3 * 3 + X 2 + ^ X ~ $ R = _ 29 3 ” 27 E im p te .il______________________________________________________________ Efectuar: + 5 x 2 - 9 x + 1 0 ) í-y +1 M ultip licam os todos los térm inos del dividendo y del d iv iso r por 7 para llevar éste últim o a la forma x + a Utilizando Ruffini: El cociente no se alteró por la operación realizada, por tanto ( l x i + 35 x2 r- 63x + 7 0 )+ (* + 7) 7 35 -6 3 70 - 7 -4 9 98 -24,5 7 -1 4 35 -175 g x) = l x 2 - 1 4 * + 35 En cam bio, el residuo sí, por lo cual no obtuvimos R sino IR: 7R = —175 Despejando R: EknuteJL R = -2 5 Efectuar: (4 x 25 + 8 * 2 0 - x ' s - 2 x 10 + x 5 - 1) + (2 x 5 - 1) Hacemos, en primer lugar, d C am bio de V a ria b le . ^ + &y, _ y , _ l y í + y _ , ) + ( 2 y _ , ) Dividiendo ahora todos ios términos entre 2 : (2 y5 + 4 / - ± y 3 - y 2 + ± y - ± ) + ( y - ± ) 2 4 - i -1 i - _ i i ____ i ____ I____2_ 2 5 2 0 i * E l co c ien te no se h a _ 9 4 _j_ 3 j . 9 v 2 -í-A alterado, el residuo sí: **(>•> _ + - V + z / + T _-L 4 POLINOMIOS 1 7 Despejando R: D eshaciendo el C am bio de V ariable: Ejemplo 13_____________________________ Efectuar: [(3 - 4 i)Z 3 + (1 - 8 i)Z 2 + (4 + 3/)Z + 14 - 7/] - [(2 - i)Z + 5] / D iv id im o s to d o s lo s r .0 , / , , , -7I r -7 , o , -l términos entre 2 -i: P ~ ‘^Z + < 2 - 3 ‘>Z + d + 2«)Z + 7 j + [ Z + 2 + l] U tilizando Ruffini: 2 - i 2 -3 i l+ 2 i 7 - 2 - i -5 3+9i 3-26i 2 - i - 3 -3 i 4+11 i 10—26i El cociente no quedó alterado, el residuo sí: — = 1 0 - 2 6 / 2 - i D espejando R: /? = (2 - /) (1 0 - 2 6 / ) |~ f t = - 6 - 6 2 / ( Ejercicio 3 Determinar Qfx) y R por el método de Ruffini: 1 ) ( 4 a 3 + 1 0 a - 3 a + i ) + ( 2 a - 1 ) 2 ) ( 9 x 4 + 6 x 3 + a 2 - 3 a + 1) + (3 a + 1) © ( 6 x 3 - x 2 - a + 3 ) + (3 a - 2 ) 4 ) ( a 3 - 2 a 2 - a - 2 ) + ( 2 a - 5 ) 5) ( 5 a 4 - 3 a:3 -■^■a - 1 5 ) + ( 5 a + 2 ) 6 ) ( 2 x 4 - a x 3 - 8a '2 + 2 a x + 2 a 2 ) + ( 2 a - 7) ( 3 x 3 - 4 i x 2 - a + 6 ) + (3 a - / ) 8 ) (-i x 3+ j x 2 + a - 7 ) + ( í a + 1 ) ® ( * * ’ - U 2 - * ) + ( ± x - l ) ( ^ 4 - b x 3 + -*-a2 — 3¿>a + 3 a b 2 j +• ( 4 a 1 1 ) (4 Z 3 + 2/Z - /Z - 4 + 2/) + (2Z - 1) 1 2 ) [2 Z 3 + ( 6 - 3/)Z + 3 - /] + (2 Z - 1 - 3 / ) Q Z) = (2 ~ 'i )Z 2 - (3 + 3i )Z + 4 + 11/ Qix) = 2 x 20 + 5jc15 + 2 a 10 + + R = - \ POLINOMIOS ^ 3 p [(2 + 2*)Z3 + (5 - 3i)Z 2 - (1 - ¿)Z + 5 + 2 i] + (2Z +1 - 2 i) 14) (25*12 + 6 5 a :9 + 5 x 6 + 6 0 a:3 + 40) + (5*3 + 3) 15) ( | x 2 ,-2 jc '4 + j x 7 + i ) + (3jc7 - l ) 16 ) [(7 + /)Z 3 - (10 - 5 í)Z 2 - (18 - 6 i)Z + 1 5 -1 0 /] + [(2 + i )Z - 5] "17) [(4 - 7/)Z 4 - (21 - /)Z 3 - (26 - 13/)Z2 - (53 - 5¿)Z - 50 + i] + + [ ( 3 - 2 i ) Z - 1 3 ] Teorema del Residuo (o del Resto) / El residuo R de la división de un polinom io por el binom io r + a e s igual al valor que tom a el polinom io para x = - a , es decir, P,.a): Ert efecto , si llam am os QM al co c ien te y R al residuo que se ob tien en al d iv id ir P,xl por x + a, tendrem os, por la identidad fundam en tal de la división , que R = P( - a ) P{x)= ( x + a ) Q ix) + R Si en la iden tidad a n te rio r _ ^ _ hacem os x = -a tendrem os: i-a) ~ ' 'a + a ' ' + * El p rim e r té rm in o de la d erecha se e lim ina po r ser - a + a = 0, p o r lo que resulta que EÍ?mpjo_14____________ D eterm inar el residuo R de la división de P{x) = x 3 - 5 x ¿ - 3x + 2 por x - 2, sin efectuar la operación. P o r e l T e o r e m a d e l R es id u o , p a ra c a lc u la r R p _ p basta hallar P,.2;. K ~ U-2) = ( - 2 ) 3 - 5 ( - 2 ) 2 - 3 ( -2 ) + 2 = - 8 - 2 0 + 6 + 2 = -20 ( Ejercicio 4 .1 ) P{x)= 2 x A - 2 x * + 4 x 2 - 5 x + l 2) *P{X) s 2 jc 3 - 3 a : 2 + 5jc +1 Determ inar (̂l)> P(2) D eterm inar P(¡), P(4), POLINOMIOS 1 9 3) = A4 + a 2 - 2 Determinar P< M u 4) = A3 + 2 a 2 + 3 a + 2 Determinar Pn-iV 5) * > S A 3 + a 2 + A + l Determinar P(\+2i) » Pi-J 2 ) C Ejercicio 5 Determinar en cada caso el residuo sin efectuar la división: 1) ( 3 a 4 - 2 a 3 + 4 a 2 - 7 a + 3 ) - * - ( a - 1 ) © ( 2 a 4 - 3 jc3 + 2 a 2 - 2 x - 12) + ( a + 1 ) 3) ( a 5 - 5 x 4 + 7 a 3 - 8a 2 + 1 O a + 9 ) - ( a - 2) é ( x 3 + 7 . r 2 + 1 5 . r + l ] ) - K x + 3) ( Z 5 + 2 Z 4 + Z 3 - 3 Z 2 + 3 ) - K Z + í ) 6) (Z 4 + 3 Z 3 + 4 Z 2 + 1 0 Z + 3) + ( Z - 2 i ) Criterio de divisibilidad de un polinomio por x + a Sabem os, por el teorem a anteriorm ente dem ostrado, que el residuo de dividir PM por x + a es P,.a, R=P,-a) Sabemos, por otra parte, que una cantidad es divisible por otra si, al efectuar la operación, no queda residuo. Relacionando am bos conceptos, tenem os que un polinom io P (x) es divisible por x + a si P(-ap el residuo, es igual a cero. (x + a ) / » _ a ) = 0 Si = 0 , decim os q u e -a e s u n a ra íz o u n c e ro d e P(x)i p o r q u e a l s u s t i tu i r la variable por - a el polinom io s e a n u la . Recíprocamente, k e s r a íz d e P(x), s i Plkl = 0. Problemas sobre división de polinomios Ejemplo 15_____________________________ D eterm inar c u á l d e b e s e r e l v a lo r d e m p a r a q u e a l d i v i d i r e l p o l in o m io u>P & 2 a 3 + o t a 2 + ( 3 o t - 1 )a + 5m p o r a + 1 e l r e s id u o s e a 8 . El residuo dela división será y, según las condiciones del problem a, _ éste debe ser igual a 8: “(-i > — ° portanto : 2 ( - l ) 3 + o t ( - 1 )2 + ( 3 o t - 1 ) (—1) + 5 o t = 8 Resolviendo:. - 2 + OT - 3 o t + 1 + 5 o t = 8 * De donde m _ 3 I 20 POLINOMIOS E m m ls-L L Determ inar m para que P x) = 5 x 3 + ( m - 9 )x 2 - 3 x + m - l sea divisible por 2 . P ara q u e se cu m p lan las c o n d ic io n es del p rob lem a, el re s id u o de la d iv is ió n debe ser cero: Por tanto ^ , = 0 5 (2 ) 3 + (m - 9) (2 ) 2 - 3 (2) + m - 1 = 0 Resolviendo: 40 + 4 m - 3 6 - 6 + r a - l = 0 5m - 3 = 0 3 m = — 5 Ejemplo 17 D eterm inar cuál es el valo r que debe tom ar m para que el polinom io P(x) = 2 x 4 + (ni+ 2 5 )x } + ( \ 2 m - l l ) X 2 - ( \ 4 m - 2 4 ) x + m + 2 sea d iv is ib le p o r x + 13. S egún las co n d ic io n es del p rob lem a , e l residuo d e b e , ser nulo, es decir, Pero c a lcu la r P ,., ,, o rig ina la aparic ión de can tidades m uy g ran d es . E ste in c o n v en ien te se e lim in a si, en lugar de ob ten e r el residuo calcu lan d o P,. 1(|, lo h a lla m os e fectuando la d ivisión com pleta. U tilizando Ruffini: El residuo de la d iv isión es 14»? + 28 , y é ste deb e se r . igual a cero pa ra que P , v sea d iv isible pora: + 13: 2 m+25 1 2 m -l 1 -14m +24 m + 2 -1 3 -2 6 -13m +13 13m -26 13m+26 2 m - 1 - m + 2 -m - 2 1 ,14m+28 14 m + 28 = 0 m = - 2 Ejemplo 18 D eterm inar cuál debe ser el valor de m para que una de las raíces del polinom io P{ v) = x 4 - m x 1 + (m 2 + l ) x + 3m 2 +1 sea - 2. Para que - 2 sea ra íz o cero _ A de P ,lv debe cum plirse que (- 2 ) ~ ^ POLINOMIOS 2 1 P or tanto R esolviendo: ( - 2 ) 4 - m ( - 2 ) 2 + (m 2 + 7 ) ( - 2 ) + 3m 2 + 1 = 0 \ 6 - 4 m ~ 2 m 2 - 1 4 + 3m 2 + 1 = 0 m 2 - 4 m + 3 = 0 Factorizando: ( m - 3 ) ( m - l ) = 0 D e donde m, = 3 m2 = 1 ( Ejercicio 6 Determinar en cada caso el valor que debe tomar m: d j / para que P(t) = r 3 + m 2 + ( m - 3)x + 10 sea divisible por x - 2. para que P(x)-= m x 3 - I m x + 2 adm ita la raíz -3 . 3) para que P(:) = m x 3 + m 2x 2 + (3m2 - m ) x + 4 m 2 - 2 m — 24 sea d iv isib le por x + 2. 4) para que P(xj = 2 x 4 + m x 3 + (7 - m )x 2 + m 2x - I m +1 adm ita la raíz 1. 6 ) para que al dividir P{x) = x 3 - m x 2 + (lOra - 15)x - 1 5 m - 30 entre x - 5 el residuo sea R = - 1 0 . 7) para que al dividir P(x) = m x 3 + 2 m x 2 + 3m x + 4 m + 7 entre x + 3 el residuo sea/? = 5. 8 ) para que al d iv id ir P{x) = ( m - 3 ) x 3 + 3 x 2 + m x + m + 2 en tre x + 1 -e l residuo sea 1 0 unidades m ayor que si se divide entre x + 2. ei residuo sea ¿o unidades m enor que si se divide entre x - z. 1 0 ) p a ra que la d ife re n c ia de l re s id u o que se o b tie n e a l d iv id ir P(x) = m x3 - (2m - 3 )x 2 + ( 5 m ~ \ ) x + 2m entre x + 1 y e l residuo que se obtiene al dividirlo entre x - 1 sea igual a 6 . fTl)j para que al dividir P(x) = 3jc2 - 5 x - 4 entre r - m el residuo sea R = -2 . 12) para que P(x) = 6 x 2 + x - 1 sea divisible por x + m. Ejemplo 19_____________________________ Determ inar m y n para que P{x) = x 3 + m x 2 + n x - 2 Q sea divisible por x - 5 y por x - 2 . Si P ,x) e s diviíiib le por x - 5 , en tonces 2 2 POLINOMIOS Por tanto 125 + 2 5 m + 5/i - 20 = 0 Sim plificando: S i P ,„ es, adem ás, d iv is i ble po r x - 2 . entonces Sim plificando: Form am os un s istem a con las ecuaciones I y II: 25m + 5 n = -1 0 5 5 m + n = -21 ^ 2 , = 0 8 + 4 m + 2 n — 20 — 0 4 m + 2n = \2 2 m + n = 6 5m + n - -21 2 m + n = 6 ( I) (II) La solución del sistem a es: m = - 9 n = 24 Ejemplo 20_____________________________ D eterm inar m y n p ara que P[x) = 6 x 3 + m x 2 + r a 2 x 2 - x - 3 Si u n a can tidad cualqu iera e s d iv is ib le p o r un p ro ducto , es d iv isib le tam bién po r cada un o de los fac to res q u e co m p o n en d ich o producto. C o m o e n n u e s tro caso 2x~ - x - 3 = ( 2 x - 3 )(* + 1) Plxl debe ser d iv isib le por c ad a un o de lo s fa c to re s ( Ix - 3 ) y (x + 1) pa ra que s e a d i v i s i b l e p o r 2x2 - x - 3 . Y las ra íc e s - de esos b inom ios deben ser tam b ién ra íces de P,„. Por tanto. ¡ i r 0 - 3 sea d iv isib le D esa rro llan d o la p r im e ra igualdad: ¿ 2 7 9 3 , A 6 ------- 1— m -1— n — 3 = 0 8 4 2 POLINOMIOS 2 3 M u ltip lic an d o -la ecuac ión p o r 4: S im plificando: D e sa rro llan d o la seg u n d a igualdad: F o rm am os un s istem a con las ecuaciones 1 y II: 81 + 9m + 6n - 3 = 0 9 m + 6 n = -6 9 3 m + 2 « = -2 3 - 6 + m - « - 3 = 0 m - n = 9 3m + 2n = -2 3 m - n = 9 ( I) ( I I ) L a solución del sistem a es;. m = - 1 « = - 1 0 Ejemplo 21 Hallar m y n para que P(x) = 2 x 3 + m x 2 + n x - 2 1 sea divisible por x 2 + 9 ,v" + 9 no tie n e ra íc e s r e a le s . S u s r a íc e s so n im aginarias: ± 3i E s ta s d eb en se r tam b ién ra íces de P,,¡ y, po r tanto: D e sa rro llam o s la p rim era igualdad: Efectuando las potencias: Sim plificando: R ed u c ien d o las p o ten c ias de i: A grupando la parte rea l y la im aginaria: ^ ) = ° * U > = o 2 (3i)3 + m (3/)2 + n (3 i) - 27 = 0 5 4 i3 + 9m i2 + 3ni - 27 = 0 18/3 + 3 m i2 + n i - 9 = 0 - 1 8 í - 3 m + m ~ 9 = 0 -3 m - 9 + (« - 1 8 ) ¿ = 0 Igualando las partes reales: —3m — 9 = 0 de donde m = — 3 Igualando las im aginarias: « —18 = 0 de donde « = 18 2 4 POLINOMIOS Nota: El problem a del ejercicio anterior quedó resuelto desarrollando tan sólo la ecuac iónPa¡) = 0 . Desarrollando la segunda, P{_3¡) = 0 , hubiéram os obtenido - exactamente el mismo resultado. Ejemplo 22_____________________________ D eterm inar si es divisib le por x - 2 un polinom io de tercer grado cuyo térm ino independiente es -2 , es divisible por x 2 +1 y al ser dividido por x + 3 arroja un residuo de -50 . Para poder de te rm inar si el po linom io es d iv isib le por x - 2 d ebem os prim ero c o nocerlo. S abem os q u e es de te rcer g rad o y q u e su té rm in o 1 in d epend ien te es - 2 . T en- = , 2 , r _ ? drá, po r tanto, e sta form a: r (x) “ T T ^ Si e s d iv is ib le po r x 2 + 1, _ _ debe cum plirse que (0 — D esarro llando la igualdad: q . g ¿2 + 0 — 2 = 0 R éd u c ien d o las p o ten c ias de i: A g ru p a n d o p a rte rea l y parte im aginaria: Ig ua lando , a c e ro am b as partes: de donde - A i - 6 + 0 - 2 = 0 - B - 2 + (~A + C)i = O - 5 - 2 = O 5 = - 2 y - A + C = O (I) Si al d iv id ir en tre x + 3 • se o b tien e u n re s id u o de _ -5 0 , tenem os que: (-1) ~ —^ D esarrollando: -27A + 9 5 - 3C - 2 = -5 0 S ustituyendo el va lo r cono cido de B: - 2 7 A - 1 8 - 3 C - 2 = -5 0 -2 7 A - 3C = -3 0 Sim plificando: _ 9 ¿ _ C = _10 (II) POLINOMIOS 2 5 F orm am os un sis tem a con las ecuaciones I y II: -A + C = 0 -9 A ~ C = -10 La solución del sistem a es: A = l C = 1 E l p o lin o m io será, e n to n ces: = x - 2 x + x - 2 V e rif ic a m o s ah o ra si es d iv isib le por x - 2 , p a ra lo cual calcu lam os P,2): p = 2 3 — 2 - 2 2 + 2 — 2 P(2) - 0 Por tanto P.x) es divisible p o rx -2 ( Ejercicio 7 1) Determ inar m y n para que P(x) = 3x 3 + m x 2 + n x - 6 sea divisible por x + 1 y por x - 3. 2) Determ inar p y q para que P{x) = 3jc3 + + ^ x - 2 sea divisible por jc + 2 y por x - 1 . 3)) D eterm inar A y B para que P(x) = x 4 + Ajc3 + Sjc2 - 3x + 7 sea divisible por x 2 - 1 4) Determ inar m y ti para que PU) = x 3 + m x 2 + n x - 1 5 sea divisible por x 2 + 2 x - 3 . 5) D eterm inarm, n y p p ara que Píx) = x 4 + m x 3 + n x 2 + p x + 6 sea divisible por x + 1, por x - 2 y por x + 3. 6 ) D eterm inar m, n y p p ara que P(x) = x 4 + m x 3 + n x 2 + p x + 1 2 sea divisible por x - 1 y por x 2 - 4 . 7) D eterm inar p p ara que P(x) = x ' , + 1 + px" +3X ' 1' 1 + 7 sea divisible por x - 1 . 8 ) D eterm inar p y q para que .P{x) = p x 2" + 3 x ”+l + qx" - 7 sea divisible por x 2 - 1 (n - entero impar). 9) Determ inar p y q para que al dividir P(x) = x 3 + p x 2 + q x - 2 entre x - 2 . y x + 3 los residuos sean, respectivamente, 20 y 25. 10) Determ inar m y n para que al dividir P(x) = 2 x 3 + m x 2 + n x - l l entre x + 1 y x + 2 los residuos sean, respectivamente, - 8 y -3 . 2 6 POLINOMIOS 11) ^ D e te rm in a r m, n y p para que P(x) = x 2 + m x 2 + n x + p sea divisible por x - 1, y al dividirlo entre x - 2 y x + 3 los residuos sean, respectiva- A lente, 1 1 y 16. V ̂ -y 12) Determinar A , B y C para que s x + A * ' + Bx + C sea divisible por - x 2 - 3* + 2 y al dividirlo entre x - 3 el residuo sea 16. 13) Construir un polinom io de tercer grado cuyo prim er coeficiente sea 1, sea divisible por x - 2 y ; c - 3 , y a l dividirlo entre x - 5 el residuo de la división sea 36. 14) Construir el polinom io de tercer grado cuyo térm ino independiente es 2, es divisible por * + 2 y al dividirlo entre x + 1 y x + 3 los residuos son, ■ • respectivamente, 6 y -28 . 15) Determ inar el residuo que se obtiene al dividir un polinom io de tercer grado por 2x + 1 sabiendo que dicho polinom io es divisible por x 2 - 4 , al d ividirlo entre x - 1 el residuo es - 6 y sabiendo que el térm ino independieqte del polinomio es -4 . 16) D eterm inar m y n para que P(x) s x 2 + w u 2 + n x - 3 sea divisib le por x 2 + l . 17) D eterm inar A , B y C para que P{x) = A x 4 + B x 2 + C x 2 - 5 x + 6 sea divisible por x 2 + 1 y al dividirlo entre x - 1 el residuo de la división sea 4. 18) Determ inar A, B, C y D para que P{x) = x 5 + A x 4 + B x 3 + C x 2 + D x - 16 sea divisible por x 4 - 16. Método de Horner (para expresar un polinomio en x en términos de x + a) Si, dado P (xl,-querem os encontrar un polinom io P (t+0J equivalente al anterior, podem os conseguir nuestro objetivo a través de una serie de divisiones y aplicando la identidad fundamental de la división P(x) = (* + a)Q lx) + R tal com o se ilustra en el siguiente ejemplo: Ejemplo 11___________________________ Dado P(x) = 2 x 4 — 1 3jc3 + 25.x2 - 1 5 * + 6 , determinar Plx_2).1 (A ) Dividamos P lxl por x - 2 utilizando Ruffini: A plicando la identidad de la división, tenemos: 2 -13 25 -1 5 6 2 4 -1 8 H - 2 2 - 9 7 - 1 L J ü . , = (x - 2 ) (2 * 3 - 9 ^ - 7* - 1 ) + 4 (I) M,,, POLINOMIOS 2 7 Dividamos M m por x - 2 : - . 4 - - 5 7 10 . -1 j=6 -3 I -7 A p lican d o la id en tid ad de 2 * n la división: M u ) = ( * " 2 H 2 * " 5 * - 3 ) - 7 Sustituyendo en (1): Multiplicando: P(x) = (jc - 2 ) [ ( ; t - 2 ) ( 2 a :2 - 5 * - 3 ) - 7 ] + 4 PM = ( x - 2 ) { 2 x 2 - 5 x - l ) - l { x - 2 ) + 4 ' (II) D ividam os N(x, por x - 2 : - 5 - 3 _ 4 z 2 2 - 1 1 - 5 A p lican d o la iden tidad de la división: N « ) = ( x - 2 ) (2 x - - 5 Sustituyendo en (II): P(x)= ( x - 2 ) 2 [(x - 2) (2 x - 1) - 5 ] - 7 (x - 2 ) + 4 Multiplicando: = ( x - 2 ) 3(2 x - 1) - 5 ( x - 2)2 - 7 ( x - 2 ) + 4 (III) D ividam os Tu, por x - 2 : 2 -1 4 2 U Aplicando la identidad de — o a la división: — (-* — 2 ) - 2 + 3 Sustituyendo en (III): /> ^ = ( x _ 2 ) 3[ ( * - 2)- 2 + 3 ] - 5 ( * - 2 ) 2 - 1 ( x - 2 ) + 4 Multiplicando: Plx_2) = 2 (x - 2 ) 4 + 3 (jc - 2) - 5 (* - 2 ) 2 - 7 (jc - 2) + 4 (IV) El M étodo de H orn er es una disposición que nos perm ite realizar este proceso de form a m ucho más sencilla m ediante d ivisiones reiteradas, tal com o mostraremos a continuación: POLINOMIOS T om em os P l(} del e jem p lo an terio r y d iv idam os re ite radam ente po r .v - 2 : E sc rib a m o s la ex p re sió n IV obtenida anteriorm ente: Podem os observar que los residuos obtenidos cada vez que realizam os una división son los coeficientes, en orden creciente, de las potencias de x - 2 . Ejemplo 24 Expresar Plxj = 3 a 4 + 8a " - a 2 - 9 a - 1 4 en térm inos de a + 1. U tilizando H orner: - 1 3 8 - 3 - 1 -5 - 9 -1 4 6 3 3 5 - 6 - 3 1 -11 - 1 -3 - 2 8 3 2 - 8 5 - 1 -3 1 3 - 1 -7 - 1 -3 3 1 -4 P<x- „ = 3 ( a + 1 ) 4 - 4 (a + 1) 3 - 7 ( a + 1) 2 + 5 ( a + 1 ) - 1 1 Ejemplo 25 ( X ) U tilizando H orner Ply] = x 3 + ( 3 - 3 í)a 2 + ( 6 - 6 ¿)a - 6 - 8 i; calcular P(XJr2-¡) -?+ i 1 3—3i - 2 +i 6 - 6 i 5i - 6 - 8 i —1 1 —8 i 1 1 —2 i 6 - i 1 -1 7 - 2 +i - 2 +i 3+i 1 - 1 - i L 9 - 2 +i - 2 +i 1 Lr-3 Píx_2l = 2 ( a - 2 ) 4 + 3 ( a - 2 ) 3 - 5 ( x - 2 ) 2 - 7 ( a - 2 ) + 4 POLINOMIOS 29 P(x+2-n = (•* + 2 - « ) 3 - 3 (a + 2 - í ) 2 + 9 ( a + 2 - 1) - 17 EjtmpJffM . ____________________________ Pu) = 16a4 - 8a 3 + 16a2 - 8a + 5; determinar P{2x_ 1} U tiliz an d o H o rn er, vam os a d e t e r m in a r p r im e - " ' K f 16 - 8 16 - 8 5 1 / 2 8 0 8 0 16 0 16 0 L 5 1 / 2 8 4 2 0 16 8 2 0 1 2 0 1 / 2 8 8 16 16 1 28 1 / 2 8 16 L24 Para ob ten er P(2x -l) h a re m os las s igu ien tes transfo r m aciones: En definitiva: 24HJ=24ñrí=24 ^ = ( 2 , - . r ( 2 a - l ) 3 28 a = 2 8 2 a - 1 = 28 ( 2 a - l ) 2 22 = 3 ( 2 a - l ) 3 = 7 ( 2a - 1)" pn*-\) = (2* - 1) 4 + 3 (2 a - 1) 3 + 7 (2 a - 1) 2 + 1 0 (2 a - 1 ) + 5 Ejemplo 27 ____________ P{x)-= 9 a 3 - 1 5 a 2 + a + 14; determ inar P0x+2) U tilizan d o H orner, vam os a d e te r m in a r p r im e r o 3 0 POLINOMIOS H)' T enernos que: Para ob ten e r ¡ \ 3a+2, ha re m os las s iguientes transfor- En definitiva: ( 2 Y ft('3 a + 2 Y ( , + - j = 9 ( . 3 J' . , S ^ f í , i 0 „ 2 f -2A „ ( 3 x + 2 \ 3 3 [ jc + - | = 33| = 11(3a + 2) />, „ = i (3a + 2 ) 3 - — (3x + 2 ) 2 +11 (3x + 2 ) + 4(3.1+2) ( Ejercicio 8 Determinar P,U+3) Determinar P,( x - 2 ) Determinar P,U + 2 ) Determinar P,(.r-n Determinar P 1) /> r) = 3 a :3 + 10 .x 2 + 4.x + 5 2 ) P xl = x 4 - 3 a 3 + 2 .x 2 + a- + 3 3 ) PIT, = 2 a 4 + 4 a - - 3.x2 + x + 1 0 4 ) P¡ t) = a 4 - 4 .x 3 + -3 .x2 - 2 a + 1 5) P[x) = 2 a 4 + \ /2 .x 3 - 5 a 2 - \ 2 a + 1 6 ) P{fi = a 3 + ( 2 - 3 a ) A 2 + (3a2 - 4 a + 3 ) A - a 3 + 2 a 2 - 3 a + l Determinar Pu._(l) 7 ) Pi v ) = a ' - ( 3 m - 1 ) a 2 + ( 3 m : - 2 m + 1 )a - m 3 + m 2 — 2 Determinar P{x_m) 8 ) P(x) = x 4,+ (2 + 4 / ) a 3 - ( 6 - 6 i )a 2 - ( 8 + 4 i)x +1 - i Determ inar Pfx+i) 9 ) P{ v) = a 3 - ( 2 + 3 / ) a 2 + (3 + 4 / ) a - 2 - 5 i Determinar i ^ _ W) ( W 2 ) POLINOMIOS 3 1 1 0 ) P(xi) = x 20 - 5 x 15 + 7 x 10 - l x 5 + 4 1 1 ) P , = * 9 - 4 * 6 + 5 x 3 - 7 ' (x ) 1 2 ) Plx)= S x 3 + 4 x 2 - 3 1 3 ) P(¿ = 8 : t 3 - 2 4 x 2 + 28 jc - 1 1 1 4 ) P(x) = 2 7 x 3 - 2 7 x z + 15x + 2 1 5 ) P(x) = 8 jc3 - 4 8 ^ 2 + 9 0 jc - 3 1 6 ) P(x)= 4 x 3 - 2 2 x 2 + 4 x + 7 1 7 ) Plx)s 9 x 4 + 2 4 x 3 - 2 j t 2 + 1 5 x + 7 18) P(x)= S x 4 - 3 2 x 3 - 4 2 x 2 +9%x + 330 Determinar Determinar P , „(•<" -3) Determ inar Pf2x+,» Determ inar ^ 2v_3) Determ inar /^3jr_1) Determinar /^2i_5) Determ inar P(2x_,> / Determ inar /}3r+l) Determ inar P(2x_7) Variante Hallar 1“ V+(J) equivalente a y que carezca de un cierto término. La tarea consiste en determ inar cuál debe ser el valor de a para que P(x+a) carezca del térm ino indicado. Utilizaremos un ejemplo concreto para explicarlo: Eiempk? 28____________________ D ado P(x) = x 3 - 9 x 2 + 2 4 x - 1 7 determ inar P{x+a) tal que Pix+a) carezca del térm ino de segundo grado. H acem os el siguiente C am bio de Variable: x + a = y y. po r tanto. x = y - a C alculam os P, p(y-a) = (y~ aí - 9(y - af + 2*{y - a) - 17 D esarrollando: = y 3 - 3ay 2 + 3 a 2 y - a 3 - 9 y 2 + 1 8 ay - 9 a 2 + 24y - 24a - 1 7 R e d u c ie n d o té rm in o s y sacando fac to r com ún: = y 5 - (3a + 9 ) y 2 + (3 a2. + 1 8a + 24)y - a 3 - 9 a 2 - 2 4a - 1 7 (1) P a ra q u e e s te n u e v o p o lin o m io n o te n g a e l térm ino de segundo grado, debe cum plirse que 3a + 9 = 0 de donde POLINOMIOS Si a tom a el valor - 3 , el p o l in o m io r e s u l ta n te no tendrá el término cuadrático. P a ra c a lc u la r P((_3) tenem os dos opciones: la p rim e ra , h a c e r en la ecuación ( 1 ) las siguientes sustituciones: la segunda, calcular P(x_3) a partir de Phl utilizando el Método de Homer. Seguirem os este segundo camino: En conclusión: y = x - 3 a = - 3 1 - 9 24 -1 7 3 3 -1 8 18 1 6 L i 3 3 - 9 1 -3 L = a 3 3 1 LQ Dado P(x) a 2 x 3 + 7 x 2 + 4 x + 2 determinar P(x+a) tal que P(x+a) carezca del término de primer grado. Hacemos el siguiente Cam bio de Variable: y, por tanto. Calculamos x + a = y x = y - a pi y - a ) = 2 ( y - a )3 + 7 ( y ~ a f + 4 ( y - a ) + 2 Desarrollando: _ 2 y i _ 6 a y 2 + 6 a 2y - 2 a 3 + l y 2 - 1 4 ay + 7 a 2 + Ay - 4a + 2 R educiendo térm inos y , , , ̂ , sacando factor común: ~ 2 y ~ — 7)y + ( 6 fl — 14a + 4)_y — 2a + la ~ — 4tf + 2 P ara q ue e s te nuevo p o lin o m io ' no ten g a e! térm ino de prim er grado debe cumplirse que 6 a — 1 4 a + 4 = 0 POLINOMIOS 33 Sim plificando; 3 a 2 - 7 a + 2 = 0 Ecuación cuyas soluciones a — 2 son: ' , E l prob lem a tiene, dos so lu c io n e s, pues tan to pix+2) com o p( n r +3j satisfacen la condición. Primera solución: P{x+2)= 2 ( x + 2 ) ' - 5 ( x + 2)2 + 6 Segunda solución: J i V j 1V 34P, , = 2 \ x + - \ - 5 x + - \ + — M V 3J 3 J 27l 3 Í v ( Ejercicio 9 Determ inar en cada ejercicio P(x+a) tal que P{x+a) carezca del térm ino que se indica entre paréntesis. 1) P ,, = x 3 - 6 x 2 + 5x +1 (Término de segundo grado) 2 ) s 3 x 3 + 9 x 2 + 5x + l (Término de segundo grado) 3) P ^ £ 2jc3 - 30jc2 + 120a: - 25 (Término de segundo grado) 4) = Axl - \ 2 x 2 -+-1 3jc — 7 (Término de segundo grado) 3 4 - POLINOMIOS 5.) ^ 0 = x 3 - 9 x 2 + l l x + 2 (Término de segundo grado) 6 ) = x 3 - 3 x -+2 (Término de primer grado) 7 ) = x 3 + x 2 - 5 x + 2 (Término de primer grado) 8 ) , *?,> = 2 a :3 + a 2 - 4 x + 1 (Término de primer grado) 9 ) 3 , , = x 3 - x 2 - 1 6 a : - 1 0 (Término de primer grado) 1 0 ) *í,> = x 4 + x 2 - 3a : 2 - 3a: + 4 (Término de segundo grado) Factorización de un polinomio en x Ya vimos que, si PM es divisible por x + a , entonces P,.a) = 0 y - a es raíz o cero de Plx). Recíprocamente, si Plk) = 0, podem os concluir que k es raíz de P(x) y que P U) es divisible por x - k . S u p e r n o . que uu p o „ - P u ¡ a a o X , , + a ¡ x „ + .......... + a i _tX + ü t de g rad o n tiene n ra íces distin tas: G-i > ® 2 ’ ^ 3’ ..........»®vi 1) Al s e r a , ra íz de P (l) p o d e m o s a f i r m a r q u e pia,)=Q y clue « d iv is ib le p o r x - a, y en consecuencia PU) = { x - a x)-Qx̂ (I) d o n d e Q , , A) s e rá un po linom io de g rado » - 1 c u y o p rim e r c o e f ic ie n te será U(¡ (p o r la reg la de Ruffini). 2) D ado que a , tam bién es ra íz de P ,,, debe cum plirse que PWl i = 0 y , po r tanto. . = ( « 2 “ a i ) ' , = 0 C om o o s — «1 * 0 po r ser c a n t i d a d e s d i s t i n t a s , n ecesariam en te Q\Ux ) = 0 y en e se c a s o 0 1(v) es d iv is ib le p o r .v - a , . En consecuencia s iendo Q2 {x) un po linom io de g rad o n - 2 cuyo p rim er coefic ien te es a¡,. POLINOMIOS 35 S u s ti tu y e n d o en (I) t e nem os: 3 ) Al ser cr3 ra íz de PM se cum ple que V . ) = ° N u ev am en te , ' 0:3 - a ¡ & 0 y ' a 2 - a 2 *0 . por lo que 02,0,) =0 y &<,> es divisible por .Y -ct3: s iendo Qj,(x) un po linom io de g rado n - 3 cuyo p rim er coefic ien te es a0. S ustituyendo en (II): 4) P ro sig u ien d o en fo rm a id é n tic a o b te n d re m o s la igualdad siendo Qn( r) un polinom io de g rado cero cuyo p rim er coefic ien te es a0. Si Qn(x¡ es un po linom io de g rado cero, se tra tará de un po lin o m io constan te y, _ en tal caso *¿tu> — a <> Sustituyendo en (III): P(x) = ( x - a , ) ( x - a 2) Q 2u) P ax) = ( a 3 - a , ) ( « 3 ~ ( x 2) Q2{a0 = 0 Q2(x) = (X ~ 031 ( ) / P{ x) = (X - a , ) (* - a 2 )(A- - a 3 ) • g 3ui ; /»x) = u - a , )(.* - a 2 )(A- - a 3) ( x - a n) 0 „(I) (II) (III) = a 0(x - a , ) ( * - a 2 ) ( * - £ * , ) ........U - a „ ) (IV) que es la iden tidad que nos pe rm itirá fac to riza r un po lin o m io cu an d o co n o zc a m os sus raíces o ceros. Si su stitu im o s en (IV ) un nuevo v a lo r k. d is tin to de a , . a 2, Cf3 , , a „ . ra í ces d e l p o lin o m io , te n e mos: y , c o m o n in g u n o de los fac to res del m iem bro de la d e re ch a es igua l a cero , tam poco lo será P,Ll y en co n se cu en c ia k no puede ser un cero o raíz de Plxl. En conclusión Pa = a0(k - a . ) ( k - a 2) (k - a ?) ( k - a n) Un polinom io P <x) de grado n no puede tener más de n raíces o ceros. 3 6 POLINOMIOS Raíces múltiples Es posible que un polinom io Plx) sea divisible no sólo por x + a, sino también por un grado más alto de x + a, por ejemplo, por (x + a)m. En tal caso se dice que - a es una raíz* m últiple de Plxl o que P lx) tiene raíces m últiples o repetidas y m es el orden de m ultiplicidad de la raíz -a. ■ Por ejem plo , sea p ̂ _ 3 * - + 3 * _ \ al fac to rizar, a p licando un conocido producto no tab le , n i \3 tenem os: * D ecim os en tonces que 1 es 'r a íz m ú ltip le de P,s, y que e l o rd en de m u ltip lic id ad de esa ra íz es 3. Raíces enteras de una ecuación Sea la ecuación de segundo grado ( x - a ) (x - b) - 0 de raíces enteras x, = a y x2 = b. La ecuación desarrollada será x 2 - (a + b)x + ab = 0 en la que el térm ino independiente es el producto de las raíces de la ecuación. De igual form a, al desarrollar la ecuación (x - a ) ( x - b ){x - c) = 0 de raíces enteras x , = a , x 2 = b y x , = c se ob tiene la ecuación x 3 - ( a + b + c ) x 2 + + (ab + bc + ac)x - abe = 0 en la que el térm ino independiente es el producto de las raíces. En general, en toda ecuación (x - a ) ( x - b ) ( x - c ) ........( x - n ) = 0 de raíces enteras a, b, c, ....... , n el térm ino independiente de la ecuación desarrollada es el producto de las raíces de la ecuación: Térm ino Independiente = a b e n . Esta propiedad de las ecuaciones desarrolladas nos será de gran utilidad al em plear el M étodo de Ruffini para calcular las raíces enteras de una ecuación. Acotación de raíces Un número a es cota o lím ite superior de las raíces reales de una ecuación si no hay otras raíces mayores que a. Un número b es cota o lím ite inferior de las raíces reales de una ecuación si no hay otras raíces menores que b. 1) Si el realizar la división sintética en una ecuación con el núm ero a todos los coeficientes del cociente resultante son positivos, entonces a es la cota o lím ite superior de las raíces reales de la ecuación. 2) Si el realizar la división sintética en una ecuación con el núm ero b los coeficientes del cocien te resu ltan te son alternadam ente positivos y negativos, entonces b es la cota o lím ite inferior de las raíces reales de la ecuación. po l in o m io s 37 Método de Ruffini para resolver ecuaciones de raíces enteras El método es de tanteo y consiste en hacer divisiones sintéticas con distintas raíces hasta obtener residuos nulos. Por las propiedadesanteriormente estudiadas, sabemos que tenem os que buscar esas raíces entre los divisores del término independiente, pues éste proviene de la multiplicación de las raíces. Resolver la ecuación P{x) s x 4 + - 1 \ x 2 - 9x + 18 = 0 Buscamos los divisores del té rm ino independiente y construimos una tabla: Tabla de posibles raíces enteras ±1 ±2 ±3 ±6 ± 9 ±18 D isponem os lo s c o e f i cien tes de las respectivas potencias de x para realizar la d iv is ió n s in té tica y probam os con la prim era de las posibles raíces: Al probar con 1 se obtiene residuo nulo, por lo tanto dicho número es raíz de la ecuación: 1 1 - 1 1 -9 18 1 1 2 -9 -18 1 2 - 9 -18 Lfl * i = l A plicando la identidad de la d iv is ió n , p o d em o s escribir: P s ( j c -1 ) ( j c 3 + 2 x 2 -9 jc + 18) = 0 (I) Repetim os el proceso con Mlxl. La Tabla de posibles raíces enteras sigue siendo la misma, pues el té rm in o . independiente sigue siendo 18. Al volver a probar con 1 (puede ser raíz múltiple), y al probar con 2 , los resi duos que se obtienen son d istin tos de cero, por lo cual d ichos núm eros no son raíces de Mlxl y los eli m inam os de la T ab la de posibles raíces. Esta queda así: 38 POLINOMIOS Tabla de posibles raíces enteras -1 - 2 ±3 ±6 ± 9 ±18 A l p ro b a r co n 3 ( la s i guiente ra íz positiva), ob te nem os cero en .e l residuo: nueva raíz: S ustituyendo en (I): 1 2 - 9 - 1 8 3 3 13 18 1 5 6 LQ tenemos una X = 3 M, V) = (x - 3 )(x 2 + 5 x + 6 ) /> = (Jt - 1)(* - 3 )(x 2 + 5 * + 6 ) = 0 (II) O bsérvese que al realizar la d iv is ió n s in té tic a co n e l n úm ero 3 , los coefic ien tes d e l c o c i e n te o b te n id o resu lta ron todos positivos. E n c o n sec u en c ia , 3 e s la cota superior de las raíces reales de la ecuación. P o r lo ta n to , a n te s de c o n tin u a r e l p ro ceso con Nlxl, e lim inam os de la tabla de posib les ra íces el 3 y los n ú m e ro s su p e r io re s a 3. E lim in a m o s tam b ién los n ú m ero s - 9 y - 1 8 . pues é s to s n o son ya d iv iso re s del térm ino independiente. La T ab la queda así: C o n tin u a m o s el p ro c e so para Nfxl p robando con -1 . Al d a r re s id u o d is tin to de ce ro lo e lim in a m o s de la Tabla y probam os con -2 : O b ten em o s re s id u o n u lo , por lo cual: 1 5 6 - 2 - 2 - 6 1 3 LQ X = - 2 POLINOMIOS 3 9 y Sustituyendo en (II): N(x)= ( x + 2){x + 3) PU) = ( x - 1 ) ( x - 3 ) ( j c + 2 ) U + 3 ) = 0 Y las ra íces de la ecuación son: (L a c u a r ta ra íz la le im os d ire c ta m en te de la e cu a ción factorizada). N o es necesario realizar por etapas el proceso descrito en el ejem plo anterior, sino que puede ser hecho en form a continua (ten iendo en cuen ta todas las observaciones que se hicieron), con idéntico resultado: R aíces d e la ecuación: Y , conociendo las raíces, podemos factorizar (de ser . necesario) la ecuación utilizando la relación (IV ) f T ~ T~. T o w , r\ de la pág. 36: a ( * ~ 1 ) U ~ 3 ) ( * + 2 ) (jí + 3 ) = 0 Para realizar la búsqueda de las raíces enteras de una ecuación con la m enor pérdida de tiempo es conveniente prestar atención a las siguientes Sugerencias 1) Cerciorarse de que la ecuación esté debidam ente ordenada en potencias decrecientes, sim plificar los coeficientes (si es posible) y sacar factor com ún si no existe el término independiente (con lo cual se obtiene ya la raíz x, = 0 ). 4 0 POLINOMIOS 2) Construir la Tabla de posibles raíces enteras con los divisores del térm ino independiente (positivos y negativos). 3) Realizar las divisiones sintéticas com enzando por lo núm eros positivos (de m enor a mayor) hasta alcanzar la cota superior de las raíces enteras. 4 ) ,P roseguir con las posibles raíces negativas (de m ayor a m enor) hasta . alcanzar la cota inferior o hasta term inar el proceso, si la ecuación sólo tiene raíces enteras. 5) Cada vez que se obtiene residuo distinto de cero, elim inar de la Tabla el núm ero con el que se probó la división. 6 ) Cada vez que se obtiene un residuo nulo, revisar la Tabla de posibles raíces para elim inar aquellas que ya no d iv iden e l térm ino independiente del polinom io restante o sean mayores que la cota superior, si ésta fue alcanzada. 7) Si la ecuación original tiene todos los térm inos positivos, la ecuación sólo puede tener raíces negativas. Si los térm inos de la ecuación original son alternada m ente positivos y negativos (y ningún coeficiente es nulo), ésta sólo tiene raíces positivas. 8 ) Un núm ero puede ser raíz, m últiple de la ecuación. Por consiguiente no se debe elim inar un núm ero de la Tabla hasta com probar que, efectivam ente, ya no es raíz del polinom io restante. Ejemplo 31_____________________________ Resolver la siguiente ecuación y factorizar el polinom io del prim er miembro: 1 1 4 a :3 - 2 6 a :4 - 1 8 x 5 + 1 7 2 a :2 - 2 4 0 a : - 2 a :6 = 0 (D am o s en las n o tas que e stán d esp u és del e je rc ic io la exp licac ión de los pasos seguidos, y d e los ra z o n a m ien tos hechos) 1 LQ - 2 a :6 - 18*5 - 2 6 a :4 + 1 1 4 a ;3 + 1 7 2 a :2 - 2 4 0 * = 0 (1 ) 2 a :6 + 1 8 a:5 + 2 6 a :4 - 1 1 4 a :3 - 1 7 2 x 2 + 2 4 0 a : = 0 (2 ) a:6 + 9 a :5 + 13 x 4 - 5 7 * 3 - 8 6 a:2 + 120 a : = 0 (3 ) A ( a :5 + 9 a :4 + 13a:3 - 5 7 a : 2 - 8 6 a: + 1 2 0 ) = 0 (4) 1 9 13 -5 7 - 8 6 1 2 0 (5) 1 1 1 0 23 -3 4 - 1 2 0 2 1 1 0 2 23 24 -3 4 94 - 1 2 0 1 2 0 LO (6 ) 1 1 2 . 47 60 LQ (7) -3 -3 -2 7 -60 1 9 2 0 L 0 ( 8 ) - 4 -4 - 2 0 1 5 LJ3 (9 ) -5 -5 POLINOMIOS 41 (1) Ordenamos la ecuación en potencias decrecientes. (2) Multiplicamos toda lá ecuación por -1 para que el término de mayor grado sea positivo. (3) Dividimos todos los términos por 2 para simplificar la ecuación. (4) Como no existe término independiente, podemos sacar factor común x. Con esto obtenemos ya la primera raíz de la ecuación: x, = 0 (5) Disponemos los coeficientes del polinomio del paréntesis para realizar las divisiones sintéticas. Elaboramos la Tabla de posibles raíces enteras con los divisores del término independiente: / Tabla de posibles raíces enteras ±1 ±2 ± 3 ± 4 ±5 ±6 ±8 ± 10 . ±12 ±15 ± 20 ± 24 ± 30 ±40 ± 60 ±120 (6 ) Comenzamos a probar con 1 y obtenemos el primer residuo nulo. Volvemos a probar con 1 (para eliminar la posibilidad de que dicha raíz esté repetida) sin obtener residuo nulo. Podemos, pues, eliminarlo de la Tabla: Tabla de posibles raíces enteras - 1 ±2 ± 3 ±4 ±5 ±6 ±8 ±10 ±12 ±15 ± 2 0 ± 24 ± 30 ±40 ± 60 ±120 (7) Probamos con 2, obteniendo residuo nulo. Esta raíz es la cota superior, dado que todos los coeficientes del polinomio restante son positivos. Eliminamos, por tanto,, el 2 y todos los números mayores que 2. Eliminamos también aquellos que no dividen ya el último término. La Tabla queda así: Tabla de posibles raíces enteras -1 - 2 - 3 - 4 - 5 -6 - 1 0 -1 2 -1 5 - 2 0 - 3 0 -6 0 (8 ) Probamos ahora con -1 y -2 sin resultado (los eliminamos de la Tabla) y a continuación con -3 obteniendo una nueva raíz. Al eliminar los números que no dividen el último término del polinomio restante la Tabla de posibles raíces enteras queda así:* POLINOMIOS Tabla de posibles ralees enteras - 4 - 5 - 1 0 -2 0 (9) Al probar con -4 obtenemos otra raíz y en la última etapa ya es evidente que la raíz que falta es -5. L as ra íce s d e la ecuac ión son, pues: x, = 0 * 2 = 1 * 3 = 2 * 4 = -3 *5 = -4 Xf. =-5 Y , u tilizando la re lac ión IV. de la pág. 36, factorizam os e l polinom io: ( Ejercicio 10 Resolver las siguientes ecuaciones y factorizar en cada caso e l polinomio del primer miembro: 1) * 3 - 3 x 2 + 4 = 0 2) 2 * 3 + 4 - 6* = 0 3) 7x3 + 7 - 7 x - 7 x 2 = 0 4) 3*4 + 33*2 - 1 8 * - 18*3 = 0 5) 6 * - * 4 - 4* 3 - * 2 = 0 6) * 3 - 4 * - 3 * 2 + 1 2 = 0 7) 5 * 3 - 10x2 - 20* + 40 = 0 8) x 4 - 3*3 - 9 * 2 - 5* = 0 9) 10*3 - 4 0 * 2 - 30* + 1 8 0 = 0 10) x 3 - 22* - * 2 + 40 = 0 11) 3 4 * 2 - 2 * 4 - 1 2 0 * + 8*3 = 0 12) 180 - 180*2 - 20* + 2 0*3 = 0 13) * 4 + 2 * 3 - 9 * 2 - 2* + 8 = 0 14) * 5 - 15*3 + 10*2 + 24* = 0 15>. 5*3 - * 4 - 240 + 28*2 - 92* = 0 16) 5 *3 - 10*4 - 60* 3 + 9 0 * 2 + 1 35* = 0 2 * ( * - 1 )(* - 2 ) ( * + 3)(* + 4)(* + 5) = 0 POLINOMIOS 43 ( Í 7 1 x 4 + 1 2 a :3 + 4 8 a :2 + 80 a : + 4 8 = 0 1 8 ) x 5 - 3x4 - 2 8 a :3 + 3 6 a 2 + 1 4 4 a = 0 1 9 ) a 4 + 6 a 3 - 1 6 a 2 - 1 5 0 a - 2 2 5 = 0 2 0 ) a 5 - 1 1 a 4 + 3 3 a 3 + 1 1 a 2 - 1 5 4 a + 1 2 0 = 0 a 5 - 1 5 a 3 + 5 a 4 - 1 2 5 a 2 - 2 2 6 a - 1 2 0 = 0 2 2 ) 2 a 6 - 1 0 a 5 - 2 2 a 4 + 1 3 8 a 3 + 3 6 a 2 - 4 3 2 a = 0 2 3 ) 2 7 6 a 2 + 2 5 a 4 - a 6 - 1 4 4 a - 1 6 0 a 3 + 4 a 5 = 0 2 4 ) 1 7 a 3 + 6 8 4 a - 8 a 4 + 2 7 6 a 2 + 4 3 2 - a 5 = 0 2 5 ) 3 a 6 + 1 8 a 5 + 2 7 a 4 - 3 6 a 3 - 1 4 4 a 2 - 1 4 4 a - 4 8 = 0 ' 2 6 ) a 7 - 6 a 6 + 4 a 5 + 3 0 a 4 - 4 1 a 3 - 2 4 a 2 + 3 6 a = 0 2 7 ) a 6 - 3 a 5 - 1 2 a 4 + 2 4 a 3 + 4 8 a 2 - 4 8 a - 6 4 = 0 2 8 ) a 6 - 2 0 a 5 + 1 0 8 a 4 - 1 4 2 a 3 - 3 7 a 2 + 1 6 2 a - 7 2 = 0 2 9 ) a 7 + 5 a 6 - 4 a 5 - 5 0 a 4 - 5 1 a 3 + 4 5 a 2 + 5 4 a = 0 ( 3 0 ) ) a 7 - 6 a 6 - 2 0 a 5 + 1 7 0 a 4 - 1 6 1 a 3 - 4 8 4 a 2 + 9 0 0 a - 4 0 0 = 0 3 1 ) a 8 - 4 a 7 - 2 5 a 6 + 9 2 a 5 + 1 5 2 a 4 - 5 4 4 a 3 - 2 7 2 a 2 + 9 6 0 a = 0 Raíces fraccionarias de una ecuación con coeficientes enteros S ea la ecuación ( a x - m ) ( b x - n ) = O d e raíces fraccionarias a , = 7 - y a 2 = La ecuación desarrollada toma la siguiente forma: ab x2 - (an + b m )x + m n = 0 Podem os observar que el térm ino independiente de la ecuación es el producto de los num eradores de las raíces fraccionarias y que el coeficiente del térm ino de m ayor grado, o prim er coeficiente, es el producto de lo denominadores. Lo m ism o sucede en la ecuación ( a x - m ) ( b x - n ) ( c x —p ) = 0 de raíces x \ = ir» x 2 =Jt y * 3 = - 7 • La ecuación desarrollada es abe a 3 - (acn + bem + ab p )x l + (anp + bmp + cm n)x - mnp = 0 . Nuevam ente el térm ino independiente es el producto de los num eradores de las raíces y el prim er coeficiente es el producto de lo denominadores. G eneralizando para una ecuación de cualquier grado, podem os establecer las propiedades de las posibles raíces fraccionarias de la ecuación: éstas son de la forma -$•, donde M es divisor del término independiente y N es divisor del primer coeficiente. 4 4 POLINOMIOS Resolución de ecuaciones con rafees fraccionarias Observaciones: 1) Es obvio que una ecuación de coeficientes enteros sólo puede tener raíces fraccionarias (racionales) si el coeficiente del primer térm ino es distinto de 1 . 2) Al resolver una ecuación es conveniente buscar prim ero las raíces enteras, si las tiene, y posteriorm ente las fraccionarias. 3) Para buscar las raíces fraccionarias, conviene probar con las fracciones positivas (desde las de m enor denom inador) y proseguir con las negativas (desde las de m enor denom inador también). / . ■ 4) A l realizar la división sintética con una fracción M /N los coeficientes del cociente resultante serán siem pre divisibles por N , com o se com probará en los ejem p los que reso lverem os. Si sim p lificam o s d ichos co e fic ien te s p o r N, trabajarem os con cantidades más pequeñas y se nos facilitará la tarea de elim inar de la T abla de posibles raíces las fracciones que no lo sean. Ejemplo 32 ‘____________________ Resolver la siguiente ecuación y factorizar el prim er miembro: 2 4 jc 5 - 1 2 8 a :4 + 2 5 0 a :3 - 2 2 0 a :2 + 8 6 a - 1 2 = 0 (L as n o ta s al f in a l del e je rc ic io exp lican los pasos segu idos y los razonam ien- • tos hechos) 1 2 a :5 - 6 4 a -4 + 1 2 5 a 3 - 1 1 0 a 2 + 4 3 a - 6 = 0 ( 1 ) 1 2 -6 4 125 - 1 1 0 43 - 6 (2 ) 1 1 2 -5 2 73 -3 7 6 (3) 1 2 -5 2 73 -37 6 LO (4) 2 24 -5 6 34 - 6 1 2 -28 17 -3 LO (5) 1 / 2 6 - 1 1 3 1 2 - 2 2 6 LO 6 - 1 1 3 (6 ) 3/2 9 -3 6 - 2 LO 3 - 1 (7) 1/3 1 3 LO (1) Simplificamos la ecuación y verificamos si está ordenada en forma decreciente. * (2) Disponemos los coeficientes para realizar la división sintética. Elaboramos la Tabla de p o l i n o m i o s 45 posibles raíces enteras con los divisores del término independiente; dado que los coeficientes son alternadamente positivos y negativos, la ecuación sólo tiene raíces positivas. Tabla de posibles raíces enteras 1 2 3 6 (3) Probamos con 1 obteniendo residuo nulo. (4) Volvemos a probar con 1 (podría ser raíz múltiple) sin resultado. Tachamos el l de la . Tabla. Probamos con 2 y obtenemos residuo nulo. Revisamos la Tabla, de la que eliminamos los números que no dividen el último término del cociente resultante: Tabla de posibles raíces enteras 3 (5) Probamos con 3 y, al no obtener residuo nulo, concluimos que la ecuación no tiene más raíces enteras. Fabricamos la Tabla de posibles raíces fraccionarias. Son de la forma M/N: M puede tomar los valores 1 y 3 (divisores del último término) N puede tomar los valores 2, 3 ,4 , 6 , y 12 (divisores del primero) Tabla de posibles raíces fraccionarias i i i i * í í i i ¿ Eliminamos de la Tabla los números j-, f y -fe , pues, al ser simplificados, o no son fracciones o repiten algunas de las anteriores. Por otra parte, no colocamos valores negativos pues ya determinamos, al comenzar el ejercicio, que la ecuación sólo tiene raíces positivas. ____________________________ Tabla de posibles raíces fraccionarias ± i i i iir i f Probamos con -jr obteniendo residuo nulo. (6) Simplificamos por 2 los coeficientes del cociente resultante y eliminamos de la Tabla las fracciones cuyos denominadores no dividen ya al primer coeficiente: POLINOMIOS Tabla de posibles raíces fraccionarias i i i í Volvemos a probar con ^ sin resultado (lo eliminamos de la Tabla) y a continuación con \ obteniendo residuo nulo. (7) Simplificamos por 2 los coeficientes del cociente resultante y eliminamos las fracciones que ya no pueden ser raíces. Tabla de posibles raíces fraccionarias i Con | obtenemos el último residuo nulo. L as ra íc e s de la ecuac ión son en definitiva: X\ = 1 * 2 “ 2 * 3 = ± x4 = j X5 = Í P a ra fa c to riz a r e l p rim e r m ie m b ro te n e m o s d o s opciones: a) U tiliz a r la re la c ió n IV _ . . . , w , w „ de la pág . 36: 1 2 ( * - 1 ) ( * - 2 ) ( * - ± ) ( x - * ) ( * - * ) = 0 D escom ponem os el 12 así: (* - 1) (* - 2) • 2 (* - ±) • 2 (* - ■£) • 3 (* - $) = 0 M ultiplicam os: b) T en iendo en cuen ta que £ es la ra íz que se obtiene del fac to r ax - b si la ecua c ió n tiene c oefic ien tes en te ros, escrib im os un fac to r en esa fo rm a po r c ad a raíz frac c io n a ria s in n eces idad d e c o lo c a r en tonces a0 (en e s te caso 12 ) cp m o p rim er factor: (x - \ ) ( x - 2) (2 jc - 1 ) (2 x - 3) (3 jc - 1 ) = 0 {x - l ) (x - 2 ){2x - \ ) (2 x - 3 )(3* - 1 ) = 0 POLINOMIOS 4 7 Ejemplo 33 ________________________ Resolver la ecuación 3 6 x 4 + 2 4 a:3 - 47x 2 + x + 6 = 0 , sabiendo que no tiene raíces enteras. Factorizar el primer miembro. 1/2 36 24 18 -4 7 21 1 -1 3 6 - 6 (1) 36 42 -2 6 -1 2 LQ (2) 2/3 18 21 12 -1 3 22 - 6 6 (3) 18 33 9 LQ (4) 3/2 6 11 -9 3 -3 (5) 6 2 LQ 1/3 3 - 1 1 (6) 3 LQ, Notas explicativas (I) Después de expresarle nuestro más profundo agradecimiento al autor del libro por habernos dado el dato de que la ecuación no tiene raíces enteras (lo cual nos ahorra el trabajo infructuoso de probar con los números ±1, ±2, ±3 y ± 6 ), elaboramos la Tabla de posibles raícesfraccionarias: Posibles numeradores: 1, 2, 3, 6 (divisores del último término) Posibles denominadores: 2, 3 ,4 , 6 ,9 , 12, 18 y 36 (divisores del primero) Tabla de posibles raíces fraccionarias ± ± ± i ±4 ± ¿ ±9 ±12 ±18 ± ^ ± i ±1 ± i ± i ± 1 ± * ±1s ± ^ ± ¿ ± i ± * r^¡+144 ±Ts ±16 ± i ±* ±* +1•cj». +1 ±■1 ± * Eliminando los números que, al ser simplificados , resultan enteros o repiten fraccio nes anteriores, la Tabla queda así: Tabla ■ de posibles raíces fraccionarias ± + ± i ± 1 ± 4 ±6 ± 9 ± 1 2 ± 1 8 ± 3 6 ± * +1 1+ 4* ^ POLINOMIOS (2) Probamos la división con \ y obtenemos el primer residuo nulo. (3) Simplificamos por 2 los coeficientes del cociente resultante y eliminamos de la Tabla las fracciones que ya no pueden ser raíces de la ecuación: Tabla de posibles raíces fraccionarias ± 2 ± 6 ± 78 ± 9 ± í (4) Al probar con y no obtenemos residuo nulo, por lo que los vamos tachando de la Tabla. (Casi nunca hay que llegar a terminar una división sintética para constatar que una determinada fracción no es raíz: si al multiplicar un coeficiente del cociente por ella el resultado no es entero, ya podemos descartarla). Al probar con obtenemos residuo nulo. (5) Simplificamos por 3 los coeficientes del cociente resultante y eliminamos de la Tabla las fracciones que ya no pueden ser raíces. Eliminamos también los signos positivos, pues el último cociente tiene coeficientes positivos. de posibles Tabla raíces fraccionarias - i - i - 6 - i Probamos con - ̂ sin resultado y luego con - \ , que sí es raíz. (6 ) Simplificamos por 2 los coeficientes del cociente resultante y revisamos la Tabla Tabla de posibles raíces fraccionarias es la última raíz. POLINOMIOS 4 9 Las raíces de la ecuación son, en definitiva: x 3 = - j = i y la ecuación, factorizada: (2x - 1 )(3 jc - 2 ) (2 a : + 3 ) (3 jc + 1 ) = 0 Otro método para resolver una ecuación con raíces fraccionarias consiste en hacer un C am bio de V ariable para transform ar la ecuación en una que sólo tenga raíces enteras, es decir, en una ecuación en la que el coeficiente del prim er térm ino sea 1 . En la ecuación que acabam os de resolver, esto se logra con el siguiente Cam bio de Variable: * = 6̂ En efecto, la ecuación dada es 3 6 a :4 + 2 4 a : - 4 7 a :2 + a: + 6 = 0 .H aciendo el C am bio de Variable: Simplificando: M ultiplicando la ecuación por 36: R e so lv em o s, com o ya sabemos, por Ruffini: 36 4 + 2 4 - y 3 y - 4 1 —.- 2 + —+ 6 = 6 6 6 6 4 . 3 2 J L + Z - 4 7 Z _ + 1 + 6 = 0 36 9 36 6 y 4 + 4 / - 4 7 y 2 + 6y + 216 = 0 1 4 -4 7 6 216 3 3 21 -7 8 -216 1 7 -2 6 -7 2 LO 4 4 44 72 1 11 18 LQ - 2 - 2 -1 8 1 9 LQ -9 - 9 1 LQ Las raíces de la ecuación son: * y 2 = 4 * = - 2 y 4 = - 9 Deshaciendo el Cambio de * 1 ! -¡ ts > II 1IIr*) H * 4* II 1 U + - POLINOMIOS ( Ejercicio 11 Resolver las siguientes ecuaciones y factorizar en cada caso el polinom io del primer miembro: 1) 6 0 x 2 - 5 jc + 2 0 jc3 - 1 5 = 0 2 ) - 1 9 a:3 + 6 a:4 + 1 4 a:2 - a: - 2 = 0 0 } 1 8 a:4 - 1 8 a: + 1 8 a:3 - 1 4 a:2 - 4 = 0 4 ) 3 2 a :2 - 8 a :4 - 1 3 a : 3 - 1 2 * + 4 x 5 = 0 © 1 2 a:4 - 3 2 a:3 + 1 3 a:2 + 8 x - 4 = 0 6 ) 3 0 a :4 - 2 9 a :3 - l x 2 + 5 a : + 1 = 0 7 ) 1 4 4 a:5 + 3 6 a:4 - 2 8 a:3 - 3 a:2 + a: = 0 8 ) 2 2 5 + 1 6 a:4 - 1 3 6 a:2 = 0 9 ) 1 2 0 a:5 + 1 5 4 a:4 + 7 1 r 3 + 1 4 a:2 + * = 0 1 0 ) 2 0 a:4 + 6 2 a:3 + 7 0 a:2 + 3 4 * + 6 = 0 1 1 ) 1 4 0 a:2 - 4 9 0 a:4 - 1 0 + 3 6 0 a:6 = 0 1 2 ) 1 6 a:6 - 1 1 2 a:5 + 2 1 6 x 4 - 8 x 3 - 2 4 7 a:2 + 1 0 5 a: = 0 1 3 ) 3 0 a:4 + 4 9 a:3 - 1 0 6 a:2 + 4 9 a: - 6 = 0 1 4 ) 1 0 * 5 + 2 1 a :4 - 3 5 a :3 - \ 5 x 2 + 2 5 a : - 6 = 0 1 5 ) 3 6 a:5 + 1 2 a:4 - 7 1a: 3 - 4 8 a:2 + 5 a: + 6 = 0 1 6 ) 1 8 a:5 - 3 3 * 4 - 2 2 a:3 + 3 3 a:2 - 4 = 0 Raíces complejas de una ecuación con coeficientes reales Si un com plejo a + b i es raíz de la ecuación con coeficientes reales P M = entonces su conjugado a - b i también es raíz de la ecuación. E n efecto , sea la ecuación a ^x n + a x̂ n~' + ......... + a ^ x + a n = 0 S i a + bi es raíz, entonces • P(a+bi) = 0 A l c a l c u l a r P{a+N), sustituyendo la variable de la ecuac ión po r a + b i, las p o te n c ia s p a re s de b i producirán núm eros reales, m ien tras que las po tencias im p ares de b i p roducirán d iv e rso s m ú ltip lo s d e la unidad im ag inaria , Si rep resen tam os p o r M la su m a a lg e b ra ic a de las POLINOMIOS 5 1 p a rte s re a le s q u e re su ltan d e e s ta sústitución y p o r N la de la s im ag ina ria s , ten d rem os que M + N i = 0 y e n consecuencia que M = 0 N = 0 S i aho ra hallam os las p o ten c ias pares de -b i serán ig u a le s a las p o ten c ia s p a res d e b i. L as p o te n c ia s im p a re s d e - b i tend rán s igno o puesto a las de bi. P o r tanto y , d a d o q u e M y N son iguales a cero, quedará que /> ^ = 0 y e n co n sec u en c ia a - b i ta m b ié n s e rá ra íz d e la ecuación . Raíces irracionales de una ecuación con coeficientes racionales Si un núm ero irracional a + 4 b es raíz de la ecuación de coeficientes racionales ^ = 0 , entonces su conjugado a - 4 b también es raíz de la ecuación. La dem ostración de esta afirm ación es análoga a la que utilizam os en el punto anterior para las raíces com plejas de una ecuación. Resolución de ecuaciones con dos raíces complejas o dos raíces irracionales Si una ecuación, con coeficientes racionales tiene dos raíces com plejas o dos raíces irracionales, éstas pueden ser halladas utilizando la fórm ula de resolución de la ecuación de segundo grado al term inar de hallar las raíces enteras y fraccionarias, com o se m uestra en los siguientes ejemplos. EicmutoJá________________ Resolver la ecuación 2 x 4 - x 3 - 1 5 x 2 + 23x + 15 = 0 B uscam os, tal com o hem os h e c h o h a s ta a l\o ra la s ra íc e s en te ra s y f r a c c io narias: 52 POLINOMIOS 2 -1 -1 5 23 15 -3 - 6 21 -1 8 -1 5 2 -7 6 5 LQ -1 /2 -1 4 - 5 2 -8 10 LQ D e sp u é s de a g o ta r las p o s ib i l id a d e s d e ra íc e s e n te ra s y f r a c c io n a r ia s , queda la ecuación: Simplificando: U tilizando la fórm ula de la ecuac ión de seg u n d o g ra do: R aíces de la ecuación: 2 x 2 - 8 * + 1 0 = 0 x 2 - 4 * + 5 = 0 x = 4 í - > / M ) 2 - 4 - 1 - 5 2-1 4 ± V—4 E im e la J l______________________________________________________________ Resolver la ecuación x 4 + l x 3 + I x 1 - 30* - 4 0 = 0 B uscam os las ra íces e n te ras: 1 7 7 -3 0 - 4 0 2 18 50 40 1 9 25 20 LQ - 4 - 4 -2 0 -2 0 1 5 5 LQ La ecu ac ió n no tiene más ra íce s en te ra s . F ra c c io n a rias tam p o co p o r se r 1 el p rim er co efic ien te . Q ueda, p u e s , p a ra re s o lv e r la ecuación X 2 + 5* + 5 = 0 - 5 ± V 5 2 - 4 5-1 x = ------------------------- POLINOMIOS 53 x = - 5 ± V 5 R aíces de la ecuación: x , = 2 * 2 = - 4 * 3 . 4 = - 5 ± V 5 ( Ejercicio 12 Resolver las siguiéntes ecuaciones: 1) \ l x + x 4 - 4 x 3 - 1 4 = 0 2) x 4 + 8 x 3 + 8 x 2 - 37x - 3 8 = 0 3) 4 x 4 + 22x3 + 1 2 x 2 - 8x - 2 = 0 4) 9 x 4 + 123x2 - 6 0 x 3 - 42x - 30 = 0 5) x 4 + 3 x 3 - 2 6 x 2 - 7 5 x + 25 = 0 6) x 5 - 15x3 + 16x2 + 2 x 4 — 4 x = 0 7)/—N 18x4 - 2 4 x 3 + 6 x 2 - 1 2 x + 12 = 0 • & ) 24x4 + 4 x 2 - 4 x 3 + 8 - 20x = 0 9) 9 x 5 + 4 x 3 - 2x + 5 x 2 - 6 x 4 = 0 10) 6 x 6 + 5x5 + 4 x 4 - 8x3 - 12x2 + 3x + 2 = 0 Ecuaciones recíprocas Llamaremos Ecuación recíproca de prim er tipo a una ecuación de la forma a x n + b x n~i + c x ”~~ + ......... + c x 2 + b x + a = 0 en la que los coeficientes de los términos equidistantes de los extremos son iguales. Llamaremos Ecuación recíproca de segundo tipo auna ecuación de la forma a x " + b x " ~ ] + c x n~2 + - c x 2 — b x - a = 0 en la que los coeficientes de los términos equidistantes de los extremos son opues tos. Las ecuaciones recíprocas de cualquiera de los dos tipos pueden ser de grado p a r o de grado impar. 5 4 POLINOMIOS Las ecuaciones anteriormente descritas se llaman recíprocas porque gozan de la propiedad de poseer pares de raíces recíprocas: esto quiere decir que si a es raíz de la ecuación, también lo será 1 ¡a. En efecto, en las de primer „ „ , „_i n- 7 i , tipo tenemos que * < « > = « « + b ( X + C « + + CCC2 + b ( X + a Y, por otra parte, _ a b C C b P'i>= ^ + ̂ + ̂ + ........+ ^ + a + ° S acando m ínim o com ún denominador: a + b a + C ( X 2 + ..........+ C ( X n~2 + b a " ~ ' + a a n <±>" a " El num erador es igual al p desarrollo de por con- p — (g) . siguiente: <“ ) a" Si P{a) es cerq, por ser a raíz de la ecuación, entonces también P(±) es cero y en consecuencia 1 /a también es raíz de la ecuación. Se puede comprobar fácilménte a través de un razonamiento análogo que lo dicho es válido para las ecuaciones recíprocas de segundo tipo. Resolución de ecuaciones recíprocas Las ecuaciones recíprocas tienen características especiales según su tipo y grado. Las estudiaremos, por tanto, por separado. A) Ecuaciones recíprocas de primer tipo de grado par Para resolverlas utilizaremos el siguiente procedimiento (ejemplificado con una ecuación de sexto grado): Sea la ecuación a x 6 + b x 5 + c x 4 + d x 3 + c x 2 + b x + a = 0 1) D iv id im os cada uno de lo s té rm in o s p o r x"12 (en este caso por x-’): a x 6 b x 5 e x 4 d x 3 e x 2 b x a ■ — + —r + —T + — + —r + - T + -T = o x x x x x x x Sim plificando: , . c b a a x 3 + b x 2 + c x + d + - + — + - ^ = 0 X X X A g ru p am o s los p a re s de té rm in o s e q u id is tan te s de lo s e x tr e m o s , s a c a n d o factor com ún en cada par: ( 3 <3 \ j , 2 & \ I c i v 1 a x 3 + - r + \ b x * + - r r + \ c x + - +<i = 0 POLINOMIOS 5 5 P rep a ra m o s e l s ig u ie n te C am bio de V ariable: P ara c a lc u la r í . r 2 + ~ V V x~ procederem os así: * + i | = / x 2 + 2 + \ = y 2 2 n * - + ~ = y 2 - 2 x 2 ) Y . po r ú ltim o, para calcu lar x + i | = y3 * 3 + 3 x + - + \ = y 3 a 3 + X X ' 1 V 3 Í x + i ] = / x 3 + • = y 3 - 3 y E fec tu an d o el C am bio de Variable: a ( y 3 ~ 3 y ) + b ( y 2 ~2') + c y + d = 0 4 ) R eso lvem os la ecuación en v o b te n ie n d o , e n este caso, tres raíces: y = y i y = y2 y = y¡ 5) D eshacem os e l C am bio de V aria b le y re so lvem os cada una de las ecuaciones * + - | = yi Veámoslo con un ejemplo práctico: Ejemplo 36 Resolver la ecuación 3 a 6 - 8 a 5 - 9 2 a :4 + 5 4 a 3 - 9 2 a 2 - 8 a + 3 = 0 Es una e cu ac ió n del p r i m er tipo y de grado par. 5 6 POLINOMIOS P rocederpos, pues, a reso l verla u tilizando el p ro ced i m iento an tes explicado. 1) D iv id im os cada térm ino po r x 1: Sim plificando: 3 x 6 8 x 5 9 2 a :4 5 4 a :3 9 2 a :2 8 a: 3 9 2 8 3x - 8a : - 92a: + 5 4 ------------ - + — = 0 A g ru p a n d o los p a re s de té rm in o s e q u id is tan te s detérm inos equidistantes de / j \ / j \ / j \ los extrem os y sacando 3 A 3 + — - 8 A 2 + — — 9 2 A + — + 5 4 = 0 factor común en cada par: V X J \ X ' J v x j H a c ie n d o e l C a m b io de x + - \ = yV a r i a b l e (y los derivados de él): D esp u és de m u ltip lica r y red u c ir té rm in o s sem ejan tes queda: R eso lv e m o s la e cu a c ió n utilizando Ruffini: 3 (y 3 - 3y) - 8 (y 2 - 2 ) - 92y + 54 = 0 3y3 - 8 y 2 -1 0 1 y + 70 = 0 Con los sigu ien tes re su lta dos: D eshac iendo el C am bio de V ariable, tenem os: a) X + — = 1 X x 2 - l x + l = 0 y 3 = t X = 7 ± y 49 - 4 7 ± 3-\/5 POLINOMIOS 5 7 b) x + — - - 5 x x + 5 x + l = 0 x - - 5 ± V 2 5 - 4 * 3 .4 = - 5 ± V 2 1 c) 1 2 x + — = - x 3 3x2 - 2x + 3 = 0 x = 2 ± V 4 - 3 6 2 -3 1 . 2 V 2 .x . * = - ± ------- 1 56 3 3 B) Ecuaciones recíprocas de primer tipo de grado impar Tienen la particularidad de que admiten la raíz -1 y son divisibles, por tanto, porx + 1. Esto es fácilmente verificable hallando P(.n. Para resolverlas aprovechamos esta particularidad y separamos primero la raíz -1 mediante una división sintética. El cociente resultante será recíproco del primer tipo de grado par y se resuelve con el método anteriormente descrito. E ism to JZ Resolver 2 x 5 - 3x4 - 4 x 3 - 4 x 2 - 4x + 2 = 0 C o m o e s u n a e c u a c ió n rec íp roca d e p rim er tip o y de g rado im par, adm ite la r a í z - 1 . L a s e p a ra m o s m e d ia n te una d iv isión sintética: -1 2 -3 - 2 - 4 - 4 -1 - 3 - 2 - 2 2 . -5 1 -5 2 LQ O b ten em o s a s í la p rim era ra íz de la ecuación: 8 POLINOMIOS y nos queda e l cociente 2 x A — 5 jc 3 + X 2 — 5 x + 2 = 0 que , po r se r de p rim er tipo y de g rad o par, puede~ ser re s u e lto p o r e l m é to d o conocido. D iv id ie n d o cad a té rm in o po r x 2 y sim plificando: l x 2 - 5 j c + 1 ------- + — = 0 A g ru p a n d o los p a re s de té rm in o s e q u id is tan te s de J o s , e x tre m o s y sac a n d o fac to r com ún en cada par: E fec tu an d o el C am b io de V ariable f x + — j = y queda la ecuación: cuyas so luciones son: D eshac iendo e l C am b io de V ariable, tenem os: a) 2 | x 2 + - y j — 5 Í j c + - ^ 1 + 1 = 0 2 ( / - 2 ) - 5 y + l = 0 2 y 2 - 5 y - 3 = 0 y ¡ = 3 y 2 = - i * + - = 3 x x 2 - 3 x + l = 0 x = 3 ± V 9 - 4 b) * 2 . 3 ” 3 ± V 5 1 1 x + — = — * 2 2 x 2 + * + 2 = 0 — 1 ± Vi - 1 6 x = ----------------------- l 4 .5 4 4 POLINOMIOS 5 9 C) Ecuaciones recíprocas de segundo tipo de grado par Las ecuaciones recíprocas de segundo tipo de grado par tienen dos particularidades: 1) Su término central debe ser nulo, porque el coeficiente de dicho término debe ser opuesto a sí mismo y esta condición no la satisface ningún número distinto de cero. Por ejemplo, en la ecuación a x 4 + b x 3 + c x 2 - b x - a = 0 , el primero y segundo coeficientes tienen su opuesto, respectivamente, en el último y penúltimo coeficientes. El término central debe tener su opuesto en sí mismo y esto sólo es posible si, como hemos dicho, c es igual a cero. En tal caso tendremos la ecuación a x 4 + b x 3 - b x - a - 0 que sí es recíproca de segundo tipo y de grado par. 2) Admiten las raíces 1 y -1 , lo cual es fácilmente comprobable hallando y P( D - R eso lu ción : separamos primero las raíces 1 y -1 mediante dos divisiones sintéticas y el cociente resultante (que será recíproco del primer tipo y de grado par) lo procesamos por e l método conocido,. Ejemplo 38_____________________________ Resolver 2 x % + x 1 - 17x6 + * s - x 3 + \ l x 2 - x - 2 = 0 La ecuación es de segundo tipo y de grado par por lo cual admite las rafees 1 y - I . Las separamos mediante divisiones sintéticas: 2 1 - 1 7 1 0 - 1 17 - 1 - 2 1 2 3 - 1 4 - 1 3 - 1 3 - 1 4 3 2 2 3 - 1 4 - 1 3 - 1 3 - 1 4 3 2 LO -l - 2 - 1 15 - 2 15 - 1 -?, O btenem os a s í las dos primeras raíces: 2 1 - 1 5 2 - 1 5 1 2 LQ . = 1 x 2 = - \ Y la ecuación restante es del prim er tipo y de grado par. 2x 6 + * 5 - 1 5 x 4 + 2 x 3 - 1 5 * " + x + 2 = 0 Dividiendo cada término por*3: 2x3 + jc2 - 1 5 x + 2 - — + 4 r + ̂ - = 0 Agrupando pai;es y sacan do factor común: > 2( * 3 + - 7 M * í + ? ) - ,5 H ) + 2 = o POLINOMIOS H aciendo el C am bio de Variable + — j = y 2 (> , J - 3 j ) + ( / - 2 ) - 1 5 > ’ + 2 = 0 M ultiplicando y reducien do términos semejantes: 2 y 3 + y 2 - 2 1 y = 0 Sacando factor común: y ( 2 y 2 + y - 2 l ) = 0 Factorizando
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