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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA CENTRO PREUNIVERSITARIO Álgebra SEMANA Nº 1 Expresiones algebraicas. Potenciación y Radicación. EXPRESIONES ALGEBRAICAS Una expresión algebraica es una combinación de constantes y potencias de variables que están ligadas por las operaciones de adición, sustracción, multiplicación, división, potenciación y radicación, sin variables en los exponentes. Ejemplos: 3x5y – 2 x y , 4xy – 1 – 1 23x y . Las expresiones algebraicas se clasifican en : 1. EXPRESIONES ALGEBRAICAS RACIONALES Son aquellas expresiones en las que sus variables no están afectadas por la radicación ni su exponente es fraccionario. Ejemplos: 5 x3yz – 1 ; x3 + 5x2 y – 5 ; 7x3 + 5y9 – 7z6 Las expresiones algebraicas racionales pueden ser a su vez de dos tipos : RACIONALES ENTERAS: Cuando los exponentes de las variables son números enteros no negativos. Ejemplos: 3 x3yz2; x3 + 5x2 y 4 ; x3 + 2y4 – 7z6 RACIONALES FRACCIONARIAS: Cuando por lo menos hay una variable en el denominador o las variables del numerador están afectadas al menos de un exponente entero negativo. Ejemplos: 3 x3yz – 1 ; 3x y + 5x2 y – 4 ; 9x3 + 5y – 7. ALGEBRA CEPREUNMSM 001 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno https://facebook.com/groups/CepreUno 2. EXPRESIONES ALGEBRAICAS IRRACIONALES Es aquella expresión en la que al menos una de sus variables está afectada por la radicación o la variable tiene exponente fraccionario. Ejemplos: 4 x y 2 + 3x7 y – 4 ; 5x2y + 3 x y , – 1 23x y . Potenciación an = b, donde an : potenciación a : base n : exponente b : potencia Definición: an = n veces a . a ... a , si n , a . Observación: la potencia 00 no está definida. Propiedades 1. a a am n m+n. = 7. m n a a = m na , a 0 2. 0a 1 , a 0 8. n n 1 a a , a 0 3. n n nab = a .b 9. n m mna a 4. n a b = n n a b , b 0 10. nn mma a , a 0 5. n a b = n b a , a 0, b 0 11. mnpq q pn m(a ) = a 6. I q tp t ln n m um ma a a a Radicación en Sea n 1 tal que n es par; a > 0 ó n es impar, se cumple: n na b a b n a b índice radical raíz par impar impar Recuerda que: + = + + = + = ALGEBRA CEPREUNMSM 002 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno Propiedades: Si los radicales de ambos miembros existen, se cumple que: 1. m n m na a ; n 2, n . 2. n n n a a b b , b 0 3. n nn m p m pa . a a . a 4. nm m n p n p a a b b , b 0 5. n n n n abc a . b . c 6. p mpn n nm mpa a a 7. pqrs na = p q r s na 8. (xn+y )p+ z m pnx y z mnpa a a = a Ejemplo 1: Si 0.6 1 5 22 43 3N 27 27 2 3 determine el valor de 1+ 3 N . Solución: 0.6 2 5 3 3 43 3N 3 3 2 3 0.6 2 5 4 0.6 2 5 4 0.6 4 3 3 2 3 1 1 2 3 3 3 1 1 2 3 9 243 ALGEBRA CEPREUNMSM 003 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno 3 51 1 1 2 9 243 81 3 532 243 3 5 52 3 3 2 3 8 27 Luego 3 3 8 2 5 1 N 1 1 27 3 3 . Ejemplo 2: x x 1 Si x , 2 halle el menor valor de x. Solución: 1 1x 2 41 1 1 1 x x x 2 4 2 4 1 1 x x 4 16 1 el menor valor de x es . 16 Ejemplo 3: 1 x 1 x x 2 3x 2 x 40 Si 5 2 8 36 , halle el valor de x. ALGEBRA CEPREUNMSM 004 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno Solución: 1 1 1 1 1 1 x 1 x x 2 3x 2 3x x 1 x x 2 x x x x x 2 x x xx 2 x x 2 x x x xx 2 2 40 5 2 2 2 36 40 5 8 4 8 36 40 40 5 8 40 40 5 8 5 5 5 5 x 1 x 2 x x x 2 0 x 2 x 1 x 2 ALGEBRA CEPREUNMSM 005 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA CENTRO PREUNIVERSITARIO Álgebra SEMANA Nº 2 NÚMEROS REALES, RADICALES DOBLES, RACIONALIZACIÓN LOS NÚMEROS REALES Antes de mencionar a los números reales, veamos los siguientes conjuntos: Los números naturales ...,3,2,1,0N Los números enteros ...,2,1,0,1,2,... Z Los números racionales 0n;n,m/ n m ZQ Los números irracionales fracciónunacomoexpresadoserpuedenop/pI Es decir, los números irracionales son aquellos que se escriben mediante una expresión decimal con infinitas cifras y no periódicas. Ejemplos: ...77320508075,13 ...654921514,3 Definición: el conjunto R de los números reales es definido como IQR . ALGEBRA CEPREUNMSM 006 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno Observaciones: 1. De las definiciones anteriores, se tiene el siguiente esquema 2. El conjunto R de los números reales está provisto de dos operaciones: adición y multiplicación, y una relación de orden "< " que se lee "menor que", esta relación de orden tiene las siguientes propiedades: .yzxz0zyxSi)iii z,y,x;zyzxyxSi)ii z,y,x;zxzyyxSi)i . . R R RECTA REAL Los números reales se representan gráficamente por una recta, llamada “recta real”. Nota: a < b significa que sobre la recta real, “a” se encuentra a la izquierda de “b”. DESIGUALDAD Es una expresión que indica que un número es mayor o menor que otro. Definiciones: I. )baba(ba II. )baba(ba Propiedades: 1. ab = 0 [a = 0 b = 0] 2. Si ac = bc y c 0 a = b 3. a < b < c a < b b < c 4. a < b c < d a + c < b + d 5. a < b – a > – b 6. a > b c < 0 ac < bc 7. a 0 a2 > 0 8. Si 0 a < b 0 c < d ac < bd 9. Si a y b tienen el mismo signo, entonces: a < b a–1 > b–1 R N Z Q I ALGEBRA CEPREUNMSM 007 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno 10. ab > 0 [(a > 0 b > 0) (a < 0 b < 0)] 11. ab < 0 [(a < 0 b > 0) (a > 0 b < 0)] 12. a R + , a + a 1 2 13. a R – , a + a 1 – 2 14. Sean {a, b, c, d} R + / b a < d c b a < db ca < d c 15. a2 + b2 = 0 a = 0 b = 0 16. Si bababaentonces,0b 2 17. Si babbaentonces,0b 2 18. I) Si a < x < b ab > 0 }b,a{máxx}b,a{mín 22222 II) Si a < x < b ab < 0 }b,a{máxx0 222 III) Si 0 < a < b 0 < c < d c b d a 0 INECUACIÓN Es una desigualdad en la que hay una o más cantidades desconocidas (incógnitas) y que solo se verifican para determinados valores de la incógnita ó incógnitas. Observación: La media geométrica (MG) de dos números positivos no es mayor que la media aritmética (MA) de los mismos números positivos. Simbólicamente: MAMG . INTERVALOS Son subconjuntos de los números reales que gráficamente son segmentos de recta o semirrectas y cuyos elementos satisfacen cierta desigualdad. Los intervalos sirven para expresar el conjunto solución de las inecuaciones. INTERVALOS DE EXTREMOS FINITOS i) Intervalo abierto a,b x / a x b R ii) Intervalo cerrado bxa/xb,a R a b a b ALGEBRA CEPREUNMSM 008 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno iii) Intervalo semiabierto por la izquierda a,b x / a x b R iv) Intervalo semiabierto por la derecha a,b x / a x b R Si a = b entonces }a{]a,a[pero,Øa,aa,aa,a Ejemplo 1 Determine el conjunto xJ R 7x41x9x2/ Solución: 2x 9 x 1 x 1 4x 7 x 8 2 x A 2; 8 INTERVALOS DE EXTREMOS INFINITOS a, = { x R : a < x } [ a,+ = { x R : a x } , b = { x R : x < b } , b ] = { x R : x b } , + = R Propiedad. Si x, z J (intervalo) y si w R, tal que x < w < z, entonces w J. a b a b ALGEBRA CEPREUNMSM 009 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno Definición: Si I es un intervalo de extremos a y b, con a < b, la longitud del intervalo I es b – a. OPERACIONES CON INTERVALOS Con los intervalos se puede realizar las mismas operaciones entre conjuntos, como son unión, intersección, diferencia, complemento. Siendo I, J intervalos, se tiene que I J = {x R / x I x J} ; I J = {x R / x I x J} I – J = {x R / x I x J} ; I' = {x R / x I} JIJIJI Ejemplo 2 Si xI R 7x 1x/ xJ R 5x3x/ .IJhalle, Solución: 'IJIJ I ; 1 7 ; luego 7 ; 1'I J ; 3 5 ; 7 ; 53 ; 1IJIJ ' Ejemplo 3 1. Si 2x 1 1 9 ; x 3 3 2 , halle el menor número real M; tal que M2x . Solución: 2x 1 9 5 9 3 3 2 x 3 2 x 3 2 5 5 1 x 3 2 1 1 1 5 x 3 2 5 x 3 2 x 2 3 M 3, M 3 ALGEBRA CEPREUNMSM 010 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno RADICALES DOBLES, RACIONALIZACIÓN 1. TRANSFORMACIÓN DE RADICALES DOBLES A SIMPLES Si a 0, b 0 se cumple: i. a b 2 ab = a + b ii. a b 2 ab = a – b (si a b) iii. Fórmula: a b = a c 2 a c 2 , siendo c = 2a b Ejemplo 1. Transformar a radicales simples 11 2 30 Solución: 11 2 30 = (6 5) 2 (6)(5) = 6 5 = 6 5 Ejemplo 2 Transformar a radicales simples 8 48 Solución: Usamos la formula (iii), vemos que a = 8, b = 48 → = 2c 8 48 4 , luego 8 4 8 4 8 48 2 2 6 2 Ejemplo 3. Simplifique: R 12 2 15 4 5 4 3 Solución: R 12 2 15 4 5 4 3 R 5 3 4 2 5 3 2 5 4 2 4 3 R 5 3 4 R 5 3 2 ALGEBRA CEPREUNMSM 011 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno 2. RACIONALIZACIÓN Racionalizar una expresión es reemplazar por una equivalente que no contenga radical en el denominador. Esto se consigue multiplicando al numerador y denominador por un factor racionalizante (FR). Ejemplo 4. Racionalice el denominador de 1 3 2 2 Solución: 1 3 2 2 = 1 2 1 ( 2 1) ( 2 1) = 2 1 1 ; en este caso FR = 2 1 Observación. Para encontrar el factor racionalizante es conveniente tener en cuenta las identidades: I. a2 – b2 = (a + b) (a – b) ii. a3 – b3 = (a – b) (a2 + ab + b2) iii. a3 + b3 = (a + b) (a2 – ab + b2) Ejemplo 5. Al racionalizar y simplificar: 6 6 1 4 2 1 , indique el denominador. Solución: 6 6 1 4 2 1 = 6 6 6 6 1 2 1 4 2 1 2 1 = 6 6 6 3 6 2 1 2 1 2 1 ( 2 1)( 2 1) 12 1 2 12 1 El denominador luego de simplificar es 1. ALGEBRA CEPREUNMSM 012 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA CENTRO PREUNIVERSITARIO Álgebra SEMANA Nº 3 Ecuaciones Lineales y de Segundo Grado con una variable e Inecuaciones Lineales y de Segundo Grado con una variable 1. Ecuaciones Lineales con una incógnita Una ecuación lineal con una incógnita es de la forma: … (I) donde a y b son constantes y “x” se denomina variable, incógnita ó indeterminada. 1.1 Conjunto Solución: El conjunto formado por todos los valores de “x” que verifican (I) es llamado el conjunto solución (C.S.) de (I). Observación: Teniendo en cuenta la ecuación (I) se presentan los siguientes casos: Casos C.S. i) a 0, b b C.S. a (I) presenta solución única. ii) a 0,b 0 C.S. (I) presenta infinitas soluciones. iii) a 0, b 0 C.S. (I) no existe solución. Ejemplo 1: Halle el conjunto solución de x 5x 2x 1 3 3 2 5 Solución: Multiplicando a ambos lados de la ecuación por 30 = mcm (3,2,5) Tenemos: 10x – 75x + 90 = 12x – 6 96 = 77x 96 77x 96 x 77 96 CS 77 ax b 0 ALGEBRA CEPREUNMSM 013 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno Ejemplo 2: Si la ecuación 2nx m 4 5 8x tiene infinitas halle el menor valor de m+n. Solución: De la ecuación resulta 2n 8 x m 9 0 Para tener infinitas soluciones se cumple n + 8 = 0 ; m2 – 9 = 0 n 8 (m 3 m 3) m n 5 m n 11 La respuesta es 11 2. Ecuaciones de Segundo Grado Una ecuación de segundo grado con una incógnita es de la forma: donde 2b 4ac es llamado discriminante de la ecuación de segundo grado. Esta ecuación tiene dos soluciones: 1 2 b b x y x 2a 2a 2.1 Naturaleza de las soluciones Casos Tipos de soluciones 0 reales y distintas 0 reales e iguales 0 no reales y conjugadas Además se cumple que: 1 2 1 2 b c x x , x x a a Observación : Se puede construir una ecuación cuadrática mónica donde m y n sean soluciones, dicha ecuación es: 2x (m n)x mn 0 Ejemplo 3: Forme una ecuación donde 3 y –7 sean las soluciones. 2ax bx c 0; a 0 , a,b,c ALGEBRA CEPREUNMSM 014 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno Solución: La ecuación es: 2 2x (3 7)x (3)( 7) 0 x 4x 21 0 3. Desigualdades e Inecuaciones 3.1 Desigualdades: Son aquellas expresiones de la forma: a < b , a b, a >b, a b . 3.1.1 Propiedades i. Si a < b y b < c a < c. ii. Si a < b a c b c ; c . iii. Si a < b y c > 0 ac < bc. iv. Si a < b y c < 0 ac > bc. 3.2 Inecuaciones Lineales con una variable Son aquellas desigualdades que presentan una incógnita o variable y que pueden reducirse a la forma: Ejemplo 4: Si x > –4, halle la suma de los cuadrados de las soluciones enteras del conjunto solución de x 3 2x 1 4 3 Solución: Multiplicamos a ambos lados de la inecuación por 12 = mcm(3,4): 2 2 3x 9 8x 4 5 5x 1 x pero x 4 4 x 1 CS 4, 1 así ( 3) ( 2) 13 ax b 0 ; ax b 0 ; ax b 0 ; ax b 0 ; a 0 ALGEBRA CEPREUNMSM 015 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno 4. Inecuaciones de Segundo Grado Para resolver (*) se presentan los siguientes casos: CASO I. Si 2b 4ac 0, resolveremos la inecuación aplicando puntos críticos 2 1 2 1 2 1 2 I.1) Si ax bx c 0 a x r x r 0 donde r y r son llamados puntos críticos; supongamos que r r ; luego en la recta real se colocará los puntos y entre los puntos los signos (+) , (-) y (+) alternadamente comenzando por la derecha y siempre con el signo (+) Luego el conjunto solución de la inecuación I.1) será los intervalos con signos positivos 1 2C.S. ,r r , 2I.2) Si ax bx c 0 1 2C.S. ,r r , 2I.3) Si ax bx c 0 1 2C.S. r ,r (intervalo negativo) 2I.4)Si ax bx c 0 1 2C.S. r ,r Ejemplo 5: Resuelva la inecuación: a) 2x 5x 24 0 Solución: 2a) 5 4 1 24 121 0 Factorizando por aspa simple x 8 x 3 0 luego los puntos críticos son : 8 y 3. Gráficamente C.S. , 8 3, + + r1 r2 – + + – –8 3 2ax bx c 0 ; ( 0 , 0 , 0) a 0,a > 0, a,b,c ; (*) ALGEBRA CEPREUNMSM 016 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno CASO II. Si 2b 4ac 0 2 2 2 2 II.1) ax bx c 0 C.S.= II.2) ax bx c 0 C.S.= II.3) ax bx c 0 C.S.= II.4) ax bx c 0 C.S.= Ejemplo 6: Resuelva la inecuación 23x x 5 0 Solución: 2 1 4 3 5 59 0 C.S. CASO III. Si 2b 4ac 0, 22 22 22 22 III.1) ax bx c 0 a x r 0 C.S.= III.2) ax bx c 0 a x r 0 C.S.= r III.3) ax bx c 0 a x r 0 C.S.= r III.4) ax bx c 0 a x r 0 C.S.= Ejemplo 7: Resuelva la inecuación 24x 12x 9 0 Solución: 2 12 4 4 9 0 C.S. 4.1. Teorema ( Trinomio Positivo ) Sea a,b,c , se cumple que: 2ax bx c 0 , x a 0 0 . Ejemplo: 2x 2x 7 0 su conjunto solución es puesto que 2(2) 4(1)(7) 0 y su coeficiente principal 1 es positivo . ALGEBRA CEPREUNMSM 017 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA CENTRO PREUNIVERSITARIO Álgebra SEMANA Nº 4 1. VALOR ABSOLUTO 1.1 Definición. Sea a ℝ , el valor absoluto de a , denotado por a , se define por: a , si a 0 a a , si a 0 Propiedades: Sea a, b ℝ , se tiene las siguientes propiedades i. a 0 ii. a 0 a 0 iii. ab a b iv. a a aa v. , si b 0 b b Observaciones i. n na = a si n Z y n es par. ii. n na = a, si n 1 Z y n es impar. iii. 22 2a a a . 1.2 Ecuaciones con valor absoluto i. a = b b 0 ( a = b a = – b ) ii. a = b a = b a = – b ALGEBRA CEPREUNMSM 018 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno iii. λa = a , Ejemplo 1 Si a, b ( a > b) son soluciones de la ecuación 2x 2 x 3 6 x 1 , halle el valor de a – 3b. Solución: 2 2 2 x 2 x 3 6x 6 x 6x 9 9 2 x 3 6 0 x 3 2 x 3 15 0 x 3 5 x 3 3 0 Como x 3 3 0 , x x 3 5 x 3 5 x 3 5 x 8 x 2 a 8 y b 2 luego a 3b 8 3 2 14 1.3 Inecuaciones con valor absoluto i. a b b 0 ( – a b a ) ii. a b a b a – b iii a b a b a b 0 Ejemplo 2 Resolver 2 x 5 3 x 5 4 Solución: 2 x 5 3 x 5 4 0 ALGEBRA CEPREUNMSM 019 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno x 5 4 x 5 1 0 Como x 5 1 0 , x x 5 4 4 x 5 4 1 x 9 x 1, 9 2. NÚMEROS COMPLEJOS El conjunto de los números complejos se denota por: ℂ = { a + b i / a, b ℝ i2 = –1 } Notación: z = a + b i, donde a = Re(z) y b = Im(z). 2.1 Igualdad de números complejos. a + b i = c + d i [ a = c b = d ] 2.2 Operaciones con números complejos. Si z a bi, w c di entonces z w (a c) (b d)i z. w (ac bd) (bc ad)i 2.3 Definiciones: Sea z = a + bi. z = a – b i se llama conjugado de z. | z | = 2 2a b se llama módulo de z. Observación: (1 + i)2 = 2 i; (1 – i)2 = – 2 i; 1 i 1 i = i; 1 i 1 i = – i 2.4 Propiedades: Sean z, w ℂ se tiene las siguientes propiedades. 1. z z = | z |2 6. z w = z + w 2. z + z = 2 Re(z); z – z = 2 i Im(z) 7. z w = z –w ALGEBRA CEPREUNMSM 020 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno 3. | z | = | z | = | –z | 8. zw = z w 4. | zw | = | z | | w | 9. z = z 5. z w = z w ; w 0 10. nnz z , n Z 2.5 Potencias de la unidad imaginaria i. 4i = 1, 4 1i = i, 4 2i = – 1, 4 3i = – i Ejemplo 3 Si z es un número complejo que verifica la ecuación 6 4i 2i 3i 5 i z 1 , halle z . Solución: 2 2 6 4i 5 i 2i 3i 5 i 5 i z 1 26 26i 2i 3i 26 z 1 2i 1 i 3i z 1 2i 1 2i z 1 2i 1 2i 4 2i z 1 1 2i 1 2i 5 5 9 2i z 5 5 9 2 85 luego z 5 5 5 ALGEBRA CEPREUNMSM 021 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA CENTRO PREUNIVERSITARIO Álgebra SEMANA Nº5 POLINOMIOS DEFINICIÓN Llamaremos polinomio de grado n en la variable x a la expresión algebraica de la forma n n 1 n 2 n n 1 n 2 1 0p(x) a x a x a x ... a x a donde n 0 y 0 1 2 na ,a ,a ,...,a son números en un conjunto numérico , llamados coeficientes del polinomio. El coeficiente na 0 es llamado coeficiente principal mientras que al coeficiente 0a se le llama término independiente. Con respecto al conjunto , este puede ser el conjunto de los , , o . EJEMPLOS Polinomio Grado Coeficiente Principal Término Independiente p(x) = 4x9 +9x12 + 4 – x 12 9 4 q(x) = – 6 + x4 – 2x + x2 4 1 – 6 TEOREMA: Dado un polinomio p(x) se cumple: 1) La suma de coeficientes de p(x) es igual a p(1) 2) El término independiente de p(x) es igual a p(0) POLINOMIO MÓNICO Un polinomio p(x) se dice mónico si su coeficiente principal es uno. EJEMPLO 5 2p x 4x 7 1x 2x es un polinomio Mónico. POLINOMIOS IDÉNTICOS Dos polinomios en una variable y del mismo grado de las formas n n 1 n 2n n 1 n 2 1 0p(x) a x a x a x ... a x a y n n 1 n 2n n 1 n 2 1 0q(x) b x b x b x ... b x b ALGEBRA CEPREUNMSM 022 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno son idénticos si y sólo si: n na b , ... , 2 2a b , 1 1a b , 0 0a b . OBSERVACIÓN: También decimos que los polinomios p(x) y q(x) son idénticos si p(α) = q(α); α ℝ . POLINOMIO IDÉNTICAMENTE NULO Un polinomio n n 1 n n 1 1 0p x a x a x ... a x a es idénticamente nulo si n n 1 1 0a a . . . a a 0 . EJEMPLO Dado el polinomio idénticamente nulo 2 2p x x 4 ax bx c 2bx , calcule el valor de (a+ b+ c). solución 2 2 2 0 00 p x x 4 ax bx c 2bx p x (1 b)x (a 2b)x ( c 4) b 1; a 2 ; c 4 a b c 7 OBSERVACIÓN El polinomio p(x) es también idénticamente nulo si y solo si p() = 0 ; α ℝ. POLINOMIO ORDENADO Diremos que un polinomio es ordenado en forma creciente (o decreciente) respecto a una de sus variables, cuando los exponentes de la variable mencionada solo aumentan (o disminuyen). EJEMPLOS 1) En p(x) = x5 – 3x4 + x3 – x2 +2x – 4, los exponentes de la variable x son 5 ,4, 3, 2, 1,0; en ese orden entonces p(x) está ordenado en forma decreciente. 2) En 5 16q z 4z 2 z 8z , los exponentes de la variable z son 1, 5, 16; en ese orden entonces q(z) está ordenado en forma creciente. 3) En 4 6 8 4 10 3p( x,y) 3x x y 7x y 9x y x y solo los exponentes de la variable x están aumentando entonces p x,y está ordenado en forma creciente respecto a la variable x. ALGEBRA CEPREUNMSM 023 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno GRADO RELATIVO DE UN POLINOMIO RESPECTO A UNA VARIABLE (G R) Es el mayor exponente de la variable en referencia que aparece en el polinomio. EJEMPLO 7 4 4 8 5 3p( x,y) 5x y 7x y 11x y GRx [p(x,y)] = 7 GRy [p(x,y)] = 8 GRADO ABSOLUTO (G A) A) Para un monomio: El grado absoluto de un monomio se obtiene sumando los exponentes de las variables que aparecen. EJEMPLO 2 7 3 5m( x,y,z) a x y z GA [m(x, y, z)] = 15 B) Para un polinomio: El grado absoluto de un polinomio es el mayor de los grados absolutos de los monomios que lo conforman. EJEMPLO 2 3 9 7 2 3 11 43bq( x,y) 2a x y x y c x y 2 GA [q(x, y)] = 11 + 4 = 15 POLINOMIO COMPLETO Diremos que un polinomio de varias variables es completo respecto a una de sus variables si en cada término del polinomio está la variable elevada a un exponente diferente en otro término que lo contiene, desde cero hasta el grado relativo del polinomio respecto de esa variable. EJEMPLOS 1) En 2 3 4p(x) 6x 9x 3 8x 5x 0 1 2 3 4vemos que aparecen los términos x , x , x , x , x entonces p x es un polinomio completo de grado 4. 2) En 2 3 3 4 2 5 4r x,y 6x 2x y 5x y 3x y 2x y aparecen 0 1 2 3 4y ; y ; y ; y ; y . Entonces el polinomio es completo respecto a la variable y. 3) En el ejemplo 2 anterior: x GR r(x,y) 5 pero no está 0x luego r x,y no es completo respecto de x. POLINOMIO HOMOGÉNEO Un polinomio es homogéneo si cada término del polinomio tiene el mismo grado absoluto. Al grado absoluto común se le denomina grado de homogeneidad o simplemente grado del polinomio. EJEMPLO 3 4 2 5 6 7p( x,y) 3x y 2x y 9x y y GA 7 GA 7 GA 7 GA 7 el polinomio es homogéneo y su grado de homogeneidad es 7. ALGEBRA CEPREUNMSM 024 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA CENTRO PREUNIVERSITARIO Álgebra SEMANA Nº6 Productos Notables Son productos indicados que tienen una forma determinada, de los cuales se puede recordar fácilmente su desarrollo sin necesidad de efectuar la operación. 1. Binomio al cuadrado (a + b)2 = a2 + 2ab + b2 (a – b)2 = a2 – 2ab + b2 Ejemplo: Efectuar (5x – 2y)2 Solución: (5x – 2y)2 = (5x)2 – 2 (5x) (2y) + (2y)2 = 25x2 – 20xy + 4y2. 2. Identidades de Legendre (a + b)2 + (a – b)2 = 2 (a2 + b2) (a + b)2 – (a – b)2 = 4ab 3. Diferencia de cuadrados (am + bn) (am – bn) = a2m – b2n (a + b) (a – b) = a2 – b2 4. Binomio al cubo (a + b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 = a3 + b3 + 3ab(a + b) (a – b)3 = a3 – 3a2b + 3ab2 – b3 = a3 – b3 – 3ab(a – b) ALGEBRA CEPREUNMSM 025 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno Ejemplo: Si se cumple 1 x y 1 4 x y x y , determine el valor de y xA x y 1 . Solución: 2 2 2 2 x x x y 4 xy x y x y 4xy x 2xy y 0 x y 0 x y A x x 1 A 1. Ejemplo: Si 2x 2x 1 0 , halle el valor de 44T x x . Solución: Del dato se tiene: 2x 1 2x x x 1 x 2 x Elevando al cuadrado: 2 21 x 2 x 2 2 2 2 1 1 x 2x 4 xx 1 x 6 x Elevando al cuadrado: 2 22 2 4 2 4 2 4 4 1 x 6 x 1 1 x 2x 36 x x 1 x 34. x 5. Suma y diferencia de cubos a3 + b3 = (a + b) (a2 – ab + b2) a3 – b3 = (a – b) (a2 + ab + b2) ALGEBRA CEPREUNMSM 026 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno Ejemplo: Si 6 6 2 2x y x y 0 , calcule el valor de 4 4 2 2R x y x y . Solución: 3 3 6 6 2 2 2 2 4 2 2 4 1) Por diferencia de cubos x y x y x y x x y y 6 6 2 2 2) De la condición: x y x y 2 2 2 2 4 2 2 4 4 2 2 4 3) igualando x y x y x x y y R x x y y 1. 6. Multiplicación de binomios con un término común (x + a) (x + b) = x2 + (a + b) x + ab (x + a) (x + b) (x + c) = x3 + (a + b + c) x2 + (ab + bc + ac) x + abc Ejemplo: Si (x + 2) (x – 5) = x2 + 3m x + n + 1, determine el valor de m + n. Solución: (x + 2) (x – 5) = x2 + (2 + (–5)) x + 2 (–5) = x2 – 3 x –10 Luego: 3m = – 3 y n + 1 = –10 Entonces m = – 1 y n = –11 Por lo tanto, m + n = –12. 7. Cuadrado de un trinomio (a + b + c) 2 = a2 + b2 + c2 + 2 (ab + ac + bc) 8. Cubo de un trinomio (a + b + c)3 = a3 + b3 + c3 + 3 (a + b)(b + c)(a + c) (a + b + c)3 = a3 + b3 + c3 + 3 (a2b + a2c + b2a + b2c + c2a + c2b) + 6abc (a + b + c)3 = a3 + b3 + c3 + 3 (a + b + c)( ab + bc + ac) – 3 abc 9. Identidades de Lagrange (ax + by)2 + (bx – ay)2 = (x2 + y2) (a2 + b2) (ax + by + cz)2 + (bx – ay)2 + (cx – az)2 + (cy – bz)2 = (a2 + b2 + c2) (x2 + y2 + z2) ALGEBRA CEPREUNMSM 027 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno 10. Identidades condicionales Si a + b + c = 0, entonces I) 2 2 2a b c 2 ab bc ac II) 3 3 3a b c 3abc III) 2 2 2 2 4 4 4 2 2 2 2 2 2 a b c a b c 2 a b a c b c 2 IV) 5 5 5a b c 5abc ab ac bc 11. Otras identidades 3 3 3 2 2 2 2 23 3 3 2 4 2 2 2 a b c – 3 abc a b c a b a a 1 c – ab – ac – bc 1 a b c – 3 abc a b c a a 1 a a 2 1 a b b c c a Ejemplo: 2 2 3Si a b a ab b 6 c a b b c 6 , simplifique 3(2 abc) N . a b c Solución: 2 223 3 3 1 a b c a b b c c aa b c 3abc M a b c a b c 2 2 2 2 y desde que : a b 6 y b c 6 entonces: a c 2 6 1 M 6 6 2 6 18. 2 ALGEBRA CEPREUNMSM 028 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA CENTRO PREUNIVERSITARIO Álgebra SEMANA Nº 7 DIVISIÓN DE POLINOMIOS 1. DEFINICIÓN: Es la operación cuya finalidad es obtener las expresiones algebraicas llamadas cociente q(x) y resto r(x) dadas otras dos expresiones denominadas dividendo D(x) y divisor d(x). Esquema: 2. ALGORITMO DE LA DIVISIÓN: Dados D(x), d(x) [x]; d(x) 0, existen polinomios q(x) y r(x) únicos, tales que: D(x) = d(x) q(x) + r(x) … (1) donde r(x) = 0 ó grad [r(x)] < grad [d(x)] . Los polinomios q(x) y r(x), se denominan cociente y residuo, respectivamente. Ejemplo 1: x3 – 7x + 4 = (x – 2) ( x2 + 2 x – 3 ) – 2 D(x) d(x) q(x) r(x) Propiedades i. grad [D(x)] grad [d(x)] ii. grad [q(x)] = grad [D(x)] – grad [d(x)] iii. grad [r(x)]max = grad [d(x)] – 1 CLASES DE DIVISIÓN EXACTA: Si r(x) = 0 INEXACTA: Si r(x) 0 De (1): D(x) = d(x) q(x) i) D(x) es divisible por d(x). ii) d(x) es un divisor ó es un factor de D(x). De (1): D(x) = d(x) q(x) + r(x) donde: 0 grad [r(x)] < grad [d(x)] ALGEBRA CEPREUNMSM 029 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno 2.1. Criterios para dividir polinomios: 2.1.1. Métodos de división de polinomios: Dos de los métodos de división son: A) Método de Horner: Aplicable a polinomios de cualquier grado. i) El dividendo y el divisor deben ser polinomios ordenados generalmente ordenados en forma decreciente y completos, respecto a una misma variable. ii) Se completará con ceros los términos faltantes en el dividendo y divisor. iii) La línea vertical que separa el cociente del residuo se obtiene contando de derecha a izquierda tantas columnas como nos indica el grado del divisor. iv) El resultado de cada columna se divide por el coeficiente principal del d(x), y este nuevo resultado se multiplica por los demás coeficientes del d(x), colocándose los resultados en la siguiente columna y hacia la derecha. Ejemplo 2: Dividir D(x) = 25x5 – x2 + 4x3 – 5x4 + 8 por d(x) = 5x2 –3 + 2x Solución: Ordenando y completando los términos del dividendo y divisor: D(x) = 25x5 – 5x4 + 4x3 – x2 + 0x + 8, d(x) = 5x2 + 2 x – 3 Coeficiente principal del d(x) Coeficientes del D(x) B) Método de Ruffini: Es un caso particular del método de Horner aplicable sólo a divisores binómicos de la forma (x b), o transformables a binomios. El esquema de Ruffini consiste en dos líneas, una horizontal y la otra vertical, tal como se muestra en la figura. 5 25 –5 4 –1 0 8 –2 –10 15 3 –15 6 25 –9 –10 –20 15 8 –12 5 –3 5 –4 23 –4 coeficientes del cociente q(x) coeficientes del resto Demás coeficientes del d(x) con signo cambiado q(x) = 5 x3 – 3 x2 + 5 x – 4 r(x) = 23x – 4 ALGEBRA CEPREUNMSM 030 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno Ejemplo 3: Dividir 5 3 22x 17x 3x 12x 6 x 3 Solución: x–3=0 2 0 –17 3 –12 –6 x =3 6 18 3 18 18 2 6 1 6 6 12 Ejemplo 4: Dividir 4 3 26x x –10x 15x 9 3x 1 Igualamos el divisor a cero 1 3x 1 0 entonces x 3 Resolviendo, tenemos el siguiente esquema Para encontrar el cociente correcto se divide a todos los coeficientes del cociente por el denominador de la fracción que se obtuvo para x, al igualar el divisor a cero. Así 3 2q(x) 2x x 3x 4 y r 5 . El siguiente teorema nos permite encontrar el resto sin efectuar la división. 3. TEOREMA DEL RESTO El resto r de dividir un polinomio p(x) por un binomio de la forma ax b, es igual al valor numérico que se obtiene al reemplazar en el dividendo x = a b . 6 -101 -915 1 3 6 3 2 -9 1 -3 -5 4 12 -31 42 3 q(x) = 2x4 +6x3 +x2+6x+6 r = 12 ALGEBRA CEPREUNMSM 031 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno En conclusión: Si p(x) (ax – b) r = p a b . Regla práctica: El divisor se iguala a cero. Se despeja la variable. La variable obtenida en el paso anterior se reemplaza en el dividendo, obteniéndose así el resto. Ejemplo 5: Halle el resto al dividir 17 16 2x 3x – 5x 14x 8 x 3 . Solución: 1º d(x) = 0 x + 3 = 0 2º Despeje conveniente: x = – 3 3º 16 17 2 r 3 3 3 – 5 3 14 3 8 5 resto = 5 Ejemplo 6: Determine el resto de la siguiente división 3 6 3 5 3 3 (x 4) (x 2) (x x 1) x 3 . Solución: Aplicando el Teorema del resto 3 3x 3 0 x 3 Si reemplazamos en el dividendo 6 5 6 5r(x) (3 4) (3 2) (3 x 1) ( 1) (1) 2 x r(x) x 3 4. DEFINICIÓN: Diremos que r es raíz o cero de p(x), si p(r) = 0. Ejemplo 7: Para el polinomio 3 2p(x) 2x 3x 11x 6 Vemos que x 3 es una raíz de p(x) pues se tiene que 3 2p(3) 2(3) 3(3) 11(3) 6 54 27 33 6 60 60 0 . También vemos que x 1 no es una raíz de p(x) pues 3 2p(1) 2(1) 3(1) 11(1) 6 2 3 11 6 8 14 6 es decir, p(1) 0. 5. TEOREMA DEL FACTOR: Si “a” es un cero de p(x), entonces (x – a) es un factor de p(x). p(x) = (x – a) q(x) 5.1. Propiedades 1º p(x) es divisible separadamente por (x – a), (x – b) y (x – c) p(x) es divisible por (x – a) (x – b) (x – c). ALGEBRA CEPREUNMSM 032 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno ALGEBRA CEPREUNMSM 033 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA CENTRO PREUNIVERSITARIO Álgebra SEMANA Nº 8 Binomio de Newton El binomio de Newton es una fórmula que se utiliza para hacer el desarrollo de una potencia n-ésima de un binomio; es decir se trata de expandir el desarrollo de n a b . El teorema de Newton establece el desarrollo de n a b como: (a + b)n = n n 1 n 2 2 n 1 n n n n n n a a b a b ... ab b 0 1 2 n 1 n Es decir: (a + b)n = n n k k k 0 n a b k ; n , k 0 . Cálculo de un término cualquiera: k 1T , en el desarrollo del binomio ( a + b) n es n k k k 1 n T a b k 0 k n, k Ejemplo: Halle el término independiente en el desarrollo del binomio 9 1 2x x . Solución: En este caso 1 a 2x b x k 9 k 2 k 2 k 9 k k 1 9 k 9 k k 9 k k k 1 9 1 T 2x k x 9 9x T 2 1 2 1 x k k x ALGEBRA CEPREUNMSM 034 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno El término independiente (t.i) se obtiene cuando: k 9 k 0 2 3k 9 0 2 k 6 El ( t.i) es : 7 3 69 9! 7x8x9 T 2 1 .8 x8 672. 6 6!.3! 6 Observaciones: 1. El desarrollo del binomio tiene ( n+1) términos. 2. Si a = b = 1 (1 + 1)n = n k 0 n k = 2n, además se tiene: i. n 1 Suma de términos de lugar impar n n n n n 2 0 2 4 6 8 ii. n 1 Suma de términos de lugar par n n n n n 2 1 3 5 7 9 . 3. TC: término central a) Si n es par, se tiene un único término central TC = n 1 2 T b) Si n impar, se tiene dos términos centrales TC = n 1 2 T y TC = n 1 1 2 T COCIENTES NOTABLES Son aquellos cocientes que provienen de divisiones exactas entre binomios que adoptan la forma general: n nx a x a . El desarrollo de un cociente notable es: n nx a x a = xn – 1 xn – 2 a + xn – 3 a2 xn – 4 a3 + . . . an – 1 , con n Observación: En el desarrollo anterior se tiene n términos. ALGEBRA CEPREUNMSM 035 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno Propiedad. Si p r q s x y x y es un cociente notable, entonces el número de términos del cociente notable es p q = r s , q 0, s 0. Caso División Indicada Cociente Notable Residuo: R 1 ax ax nn xn – 1 + xn – 2 a + xn – 3 a2 + xn – 4 a3 + . . . an – 1 R = 0, n Z+ 2 ax ax nn xn – 1 - xn – 2 a + xn – 3 a2 - xn – 4 a3 + . . . - an – 1 R = 0, n Z+, par 3 ax ax nn xn – 1 - xn – 2 a + xn – 3 a2 - xn – 4 a3 + . . . + an – 1 R = 0, nZ+, impar 4 ax ax nn No es cociente notable R ≠ 0, nZ+ Cálculo de un término cualquiera: KT , de un cociente notable. 1. Para el caso 1 : Tk = xn – k ak – 1 ; 1 k n 2. Para los casos 2 y 3 : Tk = (-1) k-1xn – k ak – 1 ; 1 k n El término central (TC) : a) Si n es impar, se tiene un único término central TC = n 1 2 T b) Si n es par, se tiene dos términos centrales TC = n 2 T y T’C = n 1 2 T Ejemplo: En el desarrollo del cociente notable 5 2m 14 15m 45 m 2 m 7 3 2 x y x y , halle el término de lugar veinte. Solución: En este caso por ser Cociente Notable: 5 2m 14 15m 45 i) m 2 m 7 3 2 ALGEBRA CEPREUNMSM 036 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno 15 2 m 7 15 2 m 3 m 2 m 7 m 7 m 7 m 2 m 3 m 11. 180 120 3 2 60 20 19 3 2 120 38 20 x y ii) x y t x y x y . ALGEBRA CEPREUNMSM 037 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA CENTRO PREUNIVERSITARIO Álgebra SEMANA Nº 9 RAÍCES DE UN POLINOMIO 1. Definición: Un polinomio de grado n en la variable x, es una expresión algebraica de la forma: 2 n 1 n 0 1 2 n 1 n np(x) a a x a x a x a x ; a 0; n , donde los coeficientes n1n210 a,a,,a,a,a son constantes (reales o complejas). 1.1 Observación: Si p(x)K[x]; diremos que los coeficientes del polinomio p(x) son constantes que pertenecen al conjunto K; donde K puede ser Z, Q, R, ó C. Ejemplo 1: 1) ]x[1x 3 2 x2.0x5)x(p 24 Q 2) ]x[x27x1.4x)x(p 32 R 3) 2 3p(x) 2x 6x ( i 3)x [x] C 2. Definición: es una raíz de p(x) ϵ K ];x[ si p() = 0. Ejemplo 2: 1) 4 1 es raíz de 1x2x8)x(p 2 ; dado que 0 4 1 p . 2) i 32 es raíz de 13x4x)x(p 2 ; dado que 0i 32p . 3. Definición: es una raíz de multiplicidad mZ+ de p(x) si );x(q)x()x(p m donde 0)(q . Ejemplo 3: Si )1x()2x()4x()x(p 23 Raíces de p(x) Multiplicidad m = – 4 m = 3 = – 2 m = 2 = 1 m = 1 (raíz simple) 3.1 Observación: La multiplicidad indica el número de veces que se repite una raíz. ALGEBRA CEPREUNMSM 038 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno 4. Raíces de un polinomio cuadrático: Las raíces de p(x) son: 2 2 1 2 b b 4ac b b 4ac x y x 2a 2a 4.1 Observación: ac4b2 es llamado el discriminante de p(x). 4.2 Para conocer la naturaleza de las raíces de p(x) ]x[R , estudiamos al discriminante: Si > 0, p(x) tiene raíces reales y diferentes. Si = 0, p(x) tiene raíces reales e iguales. Si < 0, p(x) tiene raíces complejas y conjugadas. Ejemplo 4: Si el polinomio cuadrático 2 m p(x) 11 18 x mx 1 2 tiene raíces no reales, halle la suma de valores enteros que toma m. Solución: p(x) tiene soluciones no reales < 0. 2 m m 4 11 18 1 0 2 2m 22m 72 0 (m 4)(m 18) 0 4 m 18 m 5,6,...,17 Rpta 5 6 ... 17 143. 5. Relación entre raíces y coeficientes de un polinomio 5.1 Para el polinomio 0a ;cbxax)x(p 2 Con raíces 21 x y x , se cumple: i) 1 2 b x x a ii) 1 2 c x x a 5.2 Para el polinomio 3 2p(x) ax bx cx d ; a 0 Con raíces 321 x y x ,x , se cumple: i) 1 2 3 b x x x a 0a];x[cbxax)x(p 2 R ALGEBRA CEPREUNMSM 039 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno ii) 1 2 1 3 2 3 c x x x x x x a iii) 1 2 3 d x x x a Ejemplo 5: El polinomio cúbico 3 2p(x) 2x x 7x 6 tiene 3 raíces, supongamos que sean 1 2 3x , x y x sus raíces, así se cumple que 1 2 3 1 2 1 3 2 3 1 2 3 1 i) x x x 2 7 ii) x .x x .x x .x 2 iiI) x x x 3 Hallando las raíces explícitamente por el método de los Divisores binómicos obtenemos que las raíces son 1 2 3 3 x , x 2 y x 1 2 , para lo cual verificaremos la propiedad de Cardano: 1 2 3 1 2 1 3 2 3 1 2 3 3 3 1 i) x x x ( 2) (1) 1 2 2 2 3 3 3 3 7 ii) x .x x .x x .x .( 2) .(1) ( 2).(1) 3 2 5 2 2 2 2 2 3 iiI) x .x .x .( 2).(1) 3 2 6. Teorema de paridad de raíces i) Si ]x[)x(p R y bia es una raíz de p(x), donde a y b 0b y R entonces a bi es otra raíz de p(x). ii) Si ]x[)x(p Q y a b r es una raíz de p(x), donde a y b II , r y r Q Q entonces a b r es otra raíz de p(x). Ejemplo 6: a) Si p(x) [x]Q y tiene raíces a 3 y 2 5 entonces, 2 5 también es su raíz. b) Si p(x) [x]R y tiene raíces a 2i y 1 3 entonces, 2i y 1 3 también son sus raíces. ALGEBRA CEPREUNMSM 040 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA CENTRO PREUNIVERSITARIO Álgebra SEMANA Nº 10 Factorización de Polinomios POLINOMIO SOBRE UN CONJUNTO Los polinomios con coeficientes en ( , , , ó ) forman un conjunto denotado por x ;es decir x p x / p x es un polinomio con coeficientes en . Por ejemplo, el polinomio 2p( x ) 3x 4x 2 [x] pues sus coeficientes 3, 4 y –2 pertenecen a . DEFINICIÓN Sean f x , g x en x , g x 0. Decimos que g(x) es un divisor de f(x) en x (o g(x) divide a f(x) en x ) si existe h(x) x tal que f(x) = h(x) . g(x) DEFINICIÓN Sean f x , g x , h x en x tal que GA f x 1 . Decimos que f(x) es un polinomio irreducible o primo sobre x si f x h x .g x implica que h(x) o g(x) es un polinomio constante. Si f(x) no es irreducible sobre x decimos que es reducible o factorizable sobre x . Como consecuencia se puede deducir que todo polinomio de grado 1 es irreducible. Ejemplos 1) 2p x x 7x 12 es reducible en x , pues p x x 4 x 3 ; además los coeficientes 1, 7,12 ALGEBRA CEPREUNMSM 041 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno 2) 2p x x 3 es reducible en x , pues p x x 3 x 3 ; además los coeficientes 1, 3, 3 3) 2p x x 3 es irreducible en x . 4) 2q x x 5 es irreducible en x y x , pero es reducible en x , porque q x x 5 i x 5 i , donde los coeficientes 1, 5 i, 5 i pertenecen a FACTOR PRIMO DE UN POLINOMIO Decimos que g(x) es un factor primo de un polinomio p(x), si g(x) es un divisor irreducible de p(x) en x . Ejemplos 1) Los factores primos del polinomio 3 62q x 7x x – 1 x 5 son : x , (x – 1) y (x – 5) en x . 2) El factor 3 x + 1 en x , no es primo porque 3 2x + 1 x + 1 x + 1 . DEFINICIÓN DE FACTORIZACIÓN La factorización, es el proceso algebraico mediante el cual un polinomio se puede expresar como la multiplicación indicada de sus factores, sobre un conjunto 𝕂[𝑥]. TEOREMA DE LA FACTORIZACIÓN ÚNICA Sea = ó , entonces todo polinomio f x x 0 puede ser escrito en la forma 1 mf x a.p x . . . p x donde a 1 2 m0 y p x , p x , . . . ,p x son todos polinomios irreducibles sobre x . Más aún, tal expresión es única salvo la constante a y el orden de los polinomios 1 2 mp x , p x , . . . , p x . Ejemplo El polinomio 2p x x 5x – 14 en x , admite la siguiente factorización única p x x – 2 x 7 . Excepto: En otro orden: p x x 7 x – 2 Factores afectados por constantes no nulas: p x 2 – x – x – 7 ALGEBRA CEPREUNMSM 042 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno NÚMERO DE FACTORES Y FACTORES PRIMOS DE UN POLINOMIO Supongamos que a b c m 1 2 3 np(x) p (x). p (x). p (x) ... p (x); a, b,...,m + donde 1 2 3 np (x), p (x), p (x),..., p (x) son factores primos y primos entre si dos a dos, en un conjunto entonces a) El número de factores primos de p(x) es n. b) El número de factores (o divisores) de p(x) está dado por: Nº de factores = (a 1)(b 1)(c 1)...(m 1) 1 Ejemplo Sea el polinomio 7 4p(x) ( x 4) ( x 2) ( x 5) , tenemos que: El número de factores primos de p(x ) es 3. ( No se cuenta el número de veces que aparece el factor ) Número de factores de p( x ) es (7 + 1)(4 + 1)(1 + 1) – 1 = 79 MÉTODOS DE FACTORIZACIÓN 1. Factor Común por agrupación de términos: Consiste en observar si el polinomio tiene uno o más factores comunes, que pueden ser monomios o polinomios. Ejemplo 4 3Factorizar p x x – 3x – 8x 24 en x . Solución: 4 3 3 3 3 2 2 2 p x x 3x 8x 24 p x x x 3 8 x 3 x 3 x 2 x 3 x 2 x 2x 4 x 3 (x 2) ( x 1) ( 3 i ) p x x 3 (x 2) x 1 3 i ( x 1 3 i) 2. Por Adición o Sustracción (QUITA y PON): Consiste en convertir binomios ó trinomios a trinomios cuadrados perfecto (T.C.P). El procedimiento a seguir lo presentamos en los siguientes ejemplos. Ejemplos i) 4Factorizar p x x 1 en x . ALGEBRA CEPREUNMSM 043 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno Solución: p(x) = x4 + 1 x2 1 2 22(x ) 1 2x Luego de extraer la raíz cuadrada a ambos términos, pasamos a considerar siempre el doble del producto de dichos resultados, obteniendo el término que deberemos sumar y restar. Entonces sumamos 2x2 (PON) y restamos 2x2 (QUITA) para completar un trinomio cuadrado perfecto y además obtener una diferencia de cuadrados. 4 2 2 4 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 p x x 1 2x – 2x (x 1 2x ) – 2x (x 1) – 2x (x 1) – ( 2x) (x 1 – 2 x) (x 1 2 x) por lo tanto 2 2 p x (x – 2x 1) (x 2x 1) ii) Factorizar 4 2 2 4p x,y x x y y en x ,y . Solución: 4 4 2 2p x,y x y x y x2 y2 2(x2)(y2) = 2x2y2 Observemos que p(x,y) no es un trinomio cuadrado perfecto (T.C.P.), para que p(x,y) sea T.C.P., análogamente al ejemplo anterior, el segundo término debe ser 2x2y2, lo cual se consigue sumando x2y2 (PON) y para que no se altere la igualdad se resta x2y2 (QUITA), así tenemos 4 4 2 2 2 2 2 2 4 4 2 2 2 2 22 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 p x,y x y x y x y – x y (x y 2x y ) – x y (x y ) – x y (x y ) – xy (x y – xy) (x y xy) Entonces 2 2 2 2p x,y (x – xy y ) (x xy y ) ALGEBRA CEPREUNMSM 044 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno 3. Aspa Simple: Se emplea para factorizar trinomios de la forma: 2n np(x) = Ax +Bx +C ó 2n n m 2mp(x,y)=Ax +Bx y +Cy ; m, n +. Para factorizarlo descomponemos el primer y tercer término. Ejemplo 2 2Al factorizar p x,y 12x 17xy 6y en [x, y], halle la suma de factores primos. Solución: 2 2 p x,y 12x 17xy 6y 4x 3y 4x( 2y) = 8xy 3x 2y 3x(3y) = 9xy + 17xy Entonces p x,y 4x 3y 3x 2y , asi la suma de factores primos es 4x 3y 3x 2y 7x 5y. 4. Cambio de Variable: Consiste en ubicar expresiones algebraicas iguales en el polinomio a factorizar, para luego hacer un cambio de variable, que nos permita transformar una expresión complicada en otra más sencilla. Ejemplo Halle el número de factores primos, al factorizar 2 p( x ) [ x 3 2][ x x 6 5] 28 en x . Solución: 2 2p( x ) x 6x 7 x 6x 5 28 Observamos que 2x 6x es una expresión común, entonces hacemos el cambio de variable 2y x 6x , por lo tanto obtenemos q y y 7 y 5 28 ( ) ( )( ) Entonces q y y 2y 63 2( ) aplicamos aspa simple, entonces q y y 9 y 7 Finalmente recuperamos la variable x, 2 2p( x ) x 6x 9 x 6x 7 ( )( ) 2p( x ) x 3 x 7 x 1( ) ( )( ) en x . Asi se tiene 3 factores primos. ALGEBRA CEPREUNMSM 045 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno 5. Divisores Binómicos: Se utiliza para factorizar polinomios de una sola variable, de cualquier grado y es útil para encontrar divisores lineales (es decir de primer grado). TEOREMA Sea el polinomio en x n n 1 n n 1 0 n C.P. T.I p(x) a x a x ..... a , a 0 . Entonces las posibles raíces racionales de p(x) son de la forma c b , con b y c primos entre sí, donde, b es un divisor del término independiente 0a y c es un divisor del coeficiente principal na . En particular, si p(x) es mónico (es decir 1na ), entonces las posibles raíces de p(x) son de la forma b (raíces enteras), donde b es un divisor del término independiente. Ejemplo Dado el polinomio 3 2p x x 3x 10x 8 , halle el número de factores de p( x ) en x Solución: Observamos que p(x) es un polinomio mónico, las posibles raíces enteras son los divisores del término independiente 8, es decir {1, 2, 4, 8}. Utilizando el método de división por Ruffini, probamos que x= 1 es raíz de p(x) y por tanto (x + 1) es un factor primo de p(x) en x En efecto: 1 3 10 8 – 1 –1 –2 –8 1 2 8 0 x2 + 2x + 8 Factor Primo en x Entonces 2p x x 1 ( x 2x 8) Por lo tanto, el número de factores es (1+1) (1 + 1) – 1 = 3. ALGEBRA CEPREUNMSM 046 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno 6. Aspa Doble: Se utiliza en la factorización de polinomios de la forma: 2n n m 2m n mp(x,y)=Ax +Bx y +Cy +Dx +Ey +F; ,m n . En particular si m = n = 1, tenemos 2 2p(x,y)=Ax +Bxy+Cy +Dx+Ey+F . Para factorizarlo ordenamos el polinomio en la forma general, si faltara algún término se completa con términos de coeficiente cero y luego se aplican tres aspas simples. Ejemplo Factorizar 2 2p x,y 21x 5xy 4y 5x 11y 6 , en x ,y . Solución: p(x,y) = 3er1er 2do 4to 5to 6to 2 221x 5xy 4y + 5 x 11y 6 7x – 4y – 3 3x y +2 (I) (II) Observamos las siguientes aspas simples: Primera aspa simple (I), se obtiene de los términos: 1er , 2do y 3 er . Segunda aspa simple (II), se obtiene de los términos: 3 er , 5to y 6to . Tercera aspa simple, se obtiene del 1er , 4to y 6 to término, esta aspa nos permite verificar todo el proceso. Por lo tanto p( x,y ) ( 7x 4y 3)( 3x y 2) 7. Aspa Doble Especial: Se utiliza para factorizar polinomios de la forma: 4n 3n 2n np(x)=Ax +Bx +Cx +Dx +E; n . En particular, si n = 1 tenemos: 4 3 2p(x)=Ax +Bx +Cx +Dx+E . Para factorizarlo ordenamos el polinomio en forma decreciente completando los términos faltantes con términos de coeficiente cero. Descomponemos los términos extremos, tratando de que el aspa simple entre ellos se aproxime al término central. ALGEBRA CEPREUNMSM 047 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno Ejemplo Factorizar p(x) = 4 3 22x 3x 3x 34x 24 en x . Solución: p(x) = 4 3 22x 3x 3x 34x 24 22x 4 = 24x + 2x 6 = 212x 28x Observa que a 8x2 le falta –5x2 para ser 3x2, luego p(x) = 4 3 22 x 3 x +3 x 34 x 24 –5x2 22x 5x 4 2x 1 x 6 Luego obtenemos: 2 2 fp fp p(x)=(2x -5x-4)( x +x+6) en x . Ejemplo Al factorizar p(x) = 4 3 2x 3x 2 x 3x 1 en x , halle la suma de los factores primos lineales. Solución: p(x) = 4 3 2x 3x 2 x 3x 1 2x 1 = x2 2x 1 = x2 2x2 Observación que a 2x2 le falta – 4x2 para ser –2x2, luego p(x) = 4 3 2x 3 x 2 x 3 x 1 –4x2 2x 4x 1 2x 1 x 1 ALGEBRA CEPREUNMSM 048 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno Luego obtenemos: 0 0 p( x ) x 4x 1 x x 1 2 2 ( )( ) en x . 22 f pf p f p p( x ) ((x 2) 3 )( x x 1) p( x ) ( x 2 3 )( x 2 3 )( x x 1), luego la suma de los factores primos lineales esta dado por x 2 3 x 2 3 2x 4. 2 2 OBSERVACIÓN Podemos usar el método de adición y sustracción (Quita y Pon) y el método de factorización del aspa simple para factorizar algunos polinomios de grado impar, el objetivo es buscar la presencia de diferencia de cuadrados, suma o diferencia de cubos, etc. Ejemplos i) Factorizar 6 3 2p x x 4x 4x 4 en x . Solución: 6 3 2p(x) x 4 x 4( x 1 ) , 3x 2( x 1) 3x 2( x 1) Entonces 3 3p(x) ( x 2x 2)( x 2x 2) . ii) Factorizar 5 4 2p(x) x x 2x 2x 1 en x . Solución: 5 4 3 3 2 2 5 4 3 3 2 2 3 2 2 2 2 3 p(x) x x x x x x x x 1 x x x x x x x x 1 x ( x x 1 ) x( x x 1 ) 1( x x 1 ) ( x x 1 )( x x 1 ) ALGEBRA CEPREUNMSM 049 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA CENTRO PREUNIVERSITARIO Álgebra SEMANA Nº11 Máximo Común Divisor (MCD) y Mínimo Común Múltiplo (MCM) de dos o más polinomios Sean p(x) y q(x) dos polinomios no nulos. DEFINICIÓN Decimos que el polinomio d(x) es el máximo común divisor de p(x) y q(x) si se cumple las dos condiciones siguientes: I) d(x) divide a p(x) y d(x) divide a q(x); es decir, d(x) es divisor común de p(x) y q(x). II) Si D(x) divide a p(x) y D(x) divide a q(x), entonces, D(x) divide a d(x). En este caso denotamos d(x) = MCD [p(x),q(x)] OBSERVACIÓN d(x) = MCD [p(x),q(x)] es mónico, existe y es único en K [x], donde K = Q, R, C. DEFINICIÓN Decimos que el polinomio m(x) es el mínimo común múltiplo de p(x) y q(x) si se cumple las dos condiciones siguientes: I) p(x) divide a m(x) y q(x) divide a m(x); es decir, m(x) es múltiplo común de p(x) y q(x). II) Si p(x) divide a M(x) y q(x) divide a M(x), entonces, m(x) divide a M(x). En este caso denotamos m(x) = MCM [p(x), q(x)] PASOS PARA HALLAR EL MCD Y EL MCM DE DOS O MÁS POLINOMIOS 1. Factorizamos los polinomios en sus factores primos en el conjunto K[x] especificado. 2. Para el MCD, multiplicamos solo los factores primos comunes elevados a su menor exponente. ALGEBRA CEPREUNMSM 050 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno 3. Para el MCM, multiplicamos los factores primos comunes y no comunes elevados a su mayor exponente. Ejemplo: Dados los polinomios p(x) = (x2 – 16)3 (x – 2) (x – 4)5 (x + 7) y q(x) = (x2 – 6x + 8)2 (x + 4)2 (x 2+ 7), halle: a) La suma de factores primos del MCD [p(x),q(x)] en x . b) El término independiente del MCM [p(x),q(x)] en x . Solución: 3 52 8 2 2 2 2 2 2 22 2 2 2 3 5 3 2 2 i) p(x) x – 16 x – 2 x – 4 x 7 x 4 x 4 x 2 x 4 x 7 p(x) x 4 x 4 x 2 x 7 ii) q(x) x – 6x 8 x 4 x 7 x 4 x 2 x 4 x 7 q(x) x 4 x 4 x 2 x 7 a) MCD [p(x),q(x)] = x 4 x 4 x 2 Los factores primos 3 8 2 2 12 2 del MCD[p(x),q(x)] son : x 4 , x 4 y x 2 fact. Primos es 3x 2. b) MCM [p(x),q(x)] = x 4 x 4 x 2 x 7 x 7 ...(*) El término independiente del MCM [p(x),q(x)] lo obtendremos haciendo x 0 en(*) Rpta 4 .7 PROPIEDAD MCD p(x),q(x) . MCM p(x),q(x) p(x).q(x) ALGEBRA CEPREUNMSM 051 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA CENTRO PREUNIVERSITARIO Álgebra SEMANA Nº 12 ECUACIONES DE GRADO SUPERIOR Forma general n n 1 n n 1 1 0 na x a x ... a x a 0 con a 0, n y n 3 (I) n n 1 1 0a , a , ...,a , a K ; donde K , , o TEOREMA DE CARDANO Y VIETTE Sea la ecuación (I), con n soluciones 1 2 nx , x , ...,x entonces se cumple: n 1 1 2 n n n 2 1 2 1 3 n 1 n n n 0 1 2 3 n n a x x ... x a a x .x x .x ... x .x a a x .x .x ...x ( 1) a Observaciones 1. Si la ecuación (I) tiene coeficientes reales, las soluciones complejas se presentan por pares conjugados. 2. Si la ecuación (I) tiene coeficientes racionales, las soluciones irracionales se presentan por pares conjugados. 3. Para resolver la ecuación (I), generalmente se utiliza el método de factorización. Ejemplo 1 Si 2i es solución de la ecuación x4 – 3x3 + 6x2– 12x +8 = 0, halle las otras soluciones. Solución La ecuación tiene coeficientes reales y dos de las soluciones son 2i y –2i, entonces (x + 2i) (x – 2i) = x2 + 4 es factor de x4 – 3x3 + 6x2– 12x + 8. Efectuando la división 4x 8x12x6x3x 2 234 se obtiene el cociente: q(x) = x2 – 3x +2 = (x – 2) (x – 1) = 0 x – 2 = 0, x – 1 = 0. Las otras soluciones son 2 y 1. ALGEBRA CEPREUNMSM 052 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno ECUACIONES BICUADRÁTICAS Forma general 4 2ax bx c 0, a 0 . . . (II) Esta ecuación tiene soluciones de la forma: , , y ; y se resuelve en forma similar a una ecuación de segundo grado. Por el teorema de Cardano y Viette se obtiene 2 2 2 2 1. ( ) ( ) 0 b 2. a c 3. . a Ejemplo 2 Resuelva la ecuación 4x4 – 5x2 + 1 = 0 Solución 4x4 – 5x2 + 1 = 0 Factorizando por aspa simple (4x2 – 1) (x2 – 1) = 0 (2x + 1) (2x – 1) (x + 1) (x – 1) = 0 C.S. = 1,1, 2 1 , 2 1 ECUACIONES BINÓMICAS Son aquellas ecuaciones enteras que solamente tienen dos términos. Forma general nax b 0 , a 0 Ejemplos 1) 01x6 2) 04x4 ECUACIONES CON RADICALES Son aquellas ecuaciones que tienen la variable dentro de algún radical. Ejemplo: 3xx42x,91x2 . ALGEBRA CEPREUNMSM 053 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno Propiedades 1. p(x) 0 , p(x) 0 . 2. p(x) 0 p(x) 0 . Veamos la siguiente ecuación n p(x) q(x) .... ( ) ; n par Procedimiento para resolver 1º Resolvemos: * p(x) 0, y se obtiene el conjunto solución U1 * q(x) 0, y se obtiene el conjunto solución U2 2º Resolvemos la ecuación np(x) q(x) y se obtiene el conjunto solución 3U Luego el conjunto solución de ( ) es 1 2 3U U U . Observaciones 1) De manera análoga al procedimiento anterior se resuelve una ecuación en la que aparecen varios radicales de índice par. 2) Para resolver la ecuación n p(x) q(x) ...( ) ; n impar , se procede como en 2º, obteniéndose el conjunto U3 y los elementos del conjunto solución serán aquellos elementos de U3 que verifiquen ( ) . Ejemplo Halle el conjunto solución de la ecuación 2x42x . Solución 2x42x 1º 4,2UU0x4:U02x:U 2121 :U3 0x42x ,3U3 2º Elevando al cuadrado la ecuación 2x42x2x42x Cancelando se tiene 0x42x2 Entonces 0x402x Luego x42x Es decir 4¨;2:U4 4UUUUCS 4321 ALGEBRA CEPREUNMSM 054 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno ECUACIONES CON VALOR ABSOLUTO Recordando la definición de valor absoluto para x R x, x 0 x x, x 0 Propiedades 0b0a0 b a .6 baba b a .5 baba0bb a .4 b a ab .3 a a y a a .2 0a0 a .1 22 ALGEBRA CEPREUNMSM 055 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA CENTRO PREUNIVERSITARIO Álgebra SEMANA Nº 13 DETERMINANTES Y SISTEMAS DE ECUACIONES Definición. Una matriz es un arreglo rectangular de números en filas y columnas. Ejemplos: 2x2 6 -3 A = 4 0 , 1 2 5 B 5 3 0 1 4 7 3x3 , 3x2 3 1 C = 4 6 7 9 , 4x1 -2 4 D = 1 5 . Para el caso de matrices cuadradas como lo son las matrices A y B de los ejemplos anteriores, podemos calcular su determinante, el cual tiene como una de sus aplicaciones dar información, tanto cualitativa como cuantitativa de un sistema lineal. Determinantes de orden 2 Definición.- Dada la matriz A= a b c d el determinante de A denotado por A , se define A = a b = ad - bc. c d Ejemplos: 1) . 6 3 = 6(5)4( 3)= 30+12 = 42 4 5 2) 2 x 3 2 x (x 3)(x 1) (2 x)x 2x 4x 3 x x 1 Aplicación de los determinantes a los sistemas de dos ecuaciones lineales en dos variables Sea el sistema de dos ecuaciones lineales con dos incógnitas “x” e “y” ax +by = m cx + dy = n (1) Definición: Se llama solución del sistema (1) al par ordenado 0 0x ,y que verifica las dos ecuaciones en el sistema (1). ALGEBRA CEPREUNMSM 056 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno Asociado al sistema (1), tenemos los determinantes: s a b Δ = c d , determinante de los coeficientes de las incógnitas del sistema (1), además x m b Δ = n d , y a m Δ = c n Regla de Cramer.- La solución x,y del sistema (1) viene dado por Clasificación de los Sistemas Lineales I). El sistema (1) es compatible determinado si sΔ ≠ 0 . En este caso el sistema (1) tiene una única solución dada por (x, y) = ΔΔ yx , Δ Δs s . Observación: Una forma práctica de indicar que el sistema (1) es compatible determinado es considerar: 0cdsi, d b c a . II). El sistema (1) es compatible indeterminado si 0 yxs . En este caso (1) tiene infinitas soluciones. Observación: Una forma práctica de indicar que el sistema (1) tiene infinitas soluciones es considerar: 0cdnsi, n m d b c a . III). El sistema (1) es incompatible o inconsistente si ]00[0 yxs . En este caso el sistema (1) no tiene solución. Observación: Una forma práctica de indicar que el sistema (1) no tiene solución es considerar: 0cdnsi, n m d b c a . s y s x Δ Δ y, Δ Δ x ALGEBRA CEPREUNMSM 057 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno Interpretación Geométrica del Sistema (1) El sistema (1) representa la ecuación de dos rectas en el plano, lo cual implica solo una de las posiciones siguientes. Sistema Homogéneo ax +by = 0 cx + dy = 0 Si en el sistema (1) hacemos m = n = 0 diremos que (1) es un sistema lineal homogéneo, se presentan dos casos: 1). Solución única: Si sΔ ≠ 0 , entonces (0, 0) es la única solución llamada solución trivial. 2). Infinitas soluciones: Si sΔ ≠ 0 , entonces obtenemos un número infinito de soluciones llamadas soluciones no triviales, además de la solución trivial. Sistema no lineal Definición.- Un sistema no lineal es una colección de dos o más ecuaciones, donde por lo menos una de ellas es no lineal. Ejemplos: 1). 2 x + y 2(z +1) = 6 2xy = 9 + z 2). 3 3 3 x 2y + z = 1 y z + x = 2 2y x + z = 1 Para el caso de sistemas no lineales no disponemos de una herramienta algebraica estándar que nos permita resolver dichos sistemas. Geométricamente una ecuación no lineal c)y,x(f representa una curva en el plano, pensemos por ejemplo en la trayectoria de un insecto, la pregunta hecha en un sistema no lineal es como se cortan 2 curvas, lo cual no es fácil responder. Los sistemas de ecuaciones no lineales se pueden resolver por métodos algebraicos como: un cambio de variable adecuado, productos notables, etc. L1 L2 L1 //L2 L1 //L2 L1 L2 L2 L1 L2 L1 L2 ALGEBRA CEPREUNMSM 058 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno Determinantes de Orden 3 Regla de Sarrus = 333 222 111 cba cba cba N abc abc abc 213 132 321 M cba cba cba 1 2 3 2 3 1 3 1 2=a b c +a b c +a b cM 1 2 3 2 3 1 3 1 2=c b a +c b a +c b aN Determinante de Vandermonde: Es de la forma 2 2 2 1 1 1 a b c a b c = (b – a) (c – a) (c – b). Nos ubicamos en la 2da fila y hacemos los productos de acuerdo a la forma indicada. Ejemplo: 2 2 2 1 1 1 1 1 1 3 5 7 = 3 5 7 9 25 49 3 5 7 = (5 – 3) (7 – 3) ( 7– 5 ) = 16. Propiedades de los Determinantes 1. Si un determinante tiene en todos los elementos de una fila o columna un factor común, este puede salir como factor fuera del determinante. 222 111 333 222 111 cba cba cba cba cba ALGEBRA CEPREUNMSM 059 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno Ejemplo: 3 10 4 3 5(2) 4 3 2 4 5 15 1 = 5 5(3) 1 = 5 5 3 1 2 20 0 2 5(4) 0 2 4 0 . 5 es factor común en la columna 2 2. Si dos filas o dos columnas son iguales o proporcionales, entonces el determinante es igual a cero. Ejemplo: Prop 1 3 5 2 3 5 2 6(3) 6(5) 6(2) 6 3 5 2 0 1 3 9 1 3 9 3 5 2 18 30 12 = 1 3 9 3. Si se intercambian dos filas o dos columnas, su valor cambia de signo. Ejemplos: 579 412 234 975 214 432 . 975 214 432 = 975 432 214 . 4. Si los elementos de una fila (o columna) de un determinante son la suma algebraica de varias cantidades, el determinante se descompone en tantos determinantes como términos tiene la suma. a +m b c a b c m b c d +n e f = d e f + n e f q +p h k q h k p h k . 5. Si a cada uno de los elementos de una fila o columna se le multiplica por “m” y este resultado se le suma a otra fila o columna, el determinante no se altera. Ejemplo: 1) 2 3 5 4 7 3 1 2 4 = 10 a) b) ALGEBRA CEPREUNMSM 060 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno 2) 70 1 1514 11 12 4 0 1 3 14 5 12 421 374 532 = 10 donde ci es la columna i, para i = 1, 2, 3. 6) Si se intercambian las filas por las columnas en un determinante, su valor no se altera, es decir, 7) Si todos los elementos de una fila o columna son ceros, el determinante vale cero. a b c m 0 q 0 0 0 = n 0 r = 0 c d e p 0 s Sistema de ecuaciones lineales con tres variables Sea el sistema 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 a x +b y + c z = d a x +b y + c z = d a x +b y + c z = d . . . ( ) Definición: Se llama solución del sistema ( ) a la terna (x0, y0, z0) que verifica las tres ecuaciones. = 1 1 1 2 2 2 3 3 3 a b c a b c a b c es el determinante de los coeficientes de las incógnitas del sistema ( ). Además, x = 1 1 1 2 2 2 3 3 3 d b c d b c d b c , y = 333 222 111 cda cda cda , z = 333 222 111 dba dba dba . a b c a d h d f g = b f i h i j c g j ALGEBRA CEPREUNMSM 061 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno Se presentan los siguientes casos: I. Solución Única: (Sistema compatible determinado) El Sistema ( ) tiene solución única si 0. Además, se puede usar la regla de Cramer para hallar las componentes de la solución: ; luego la solución es . Ejemplo: Resolver el siguiente sistema x y z 9 2x y z 5 x y z 5 Solución: El determinante de los coeficientes de las incógnitas del sistema es: = 1 1 1 2 1 1 1 1 1 = 4 0 el sistema tiene solución única. Ahora, calculamos la solución del sistema utilizando la Regla de Cramer.: x = 9 1 1 5 1 1 5 1 1 = 8 , y = 1 9 1 2 5 1 12 , 1 5 1 z = 1 1 9 2 1 5 16. 1 1 5 x 8 x 2 , 4 y 12 y 3 , 4 z 16 z 4 4 (x,y,z) (2,3,4) . II. Infinitas Soluciones: (Sistema compatible indeterminado) Si el sistema ( ) tiene infinitas soluciones entonces ( = 0 ) ( x = 0 y y = 0 y z = 0 ). Ejemplo: En el sistema x 2y z 4 2x 2y z 5 3x 6y 3z 12 ... (2) se tiene = 1 2 1 2 2 1 3 6 3 = 0 . z yx z,y,x ... (3) ... (1) x y z , , ALGEBRA CEPREUNMSM 062 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno Simplifico en (3) x 2y z 4 2x 2y z 5 x 2y z 4 x 2y z 4 2x 2y z 5 x 3 , 2y z 1 , . Por consiguiente, las infinitas soluciones son de la forma x,y,z 3, t , 1 2t , para todo t . III. Sistema sin solución: (Sistema inconsistente o incompatible) Si en el sistema ( ) ( = 0 ) ( x 0 ó y 0 ó z 0 ) entonces el sistema ( ) no tiene solución. Ejemplo: En el sistema 3x + y + 2z = 8 3x + y + 2z = 7 3x + y + 2z = 6 = 3 1 2 3 1 2 3 1 2 = 0 además 8 = 7 = 6 ¡absurdo! El sistema no tiene solución. Observación: Para resolver los casos de sistemas de infinitas soluciones y sistemas sin solución, comience calculando = 0, luego simplifique las ecuaciones para obtener una conclusión. Sistema Homogéneo Si en el sistema ( ) hacemos d1 = d2 = d3 = 0 entonces el sistema se denomina homogéneo, es decir 0zcybxa 0zcybxa 0zcybxa 333 222 111 ( II ) I. Solución única: Si 0 entonces existe una única solución, llamada solución trivial, la cual es (x, y, z) = (0, 0, 0). ALGEBRA CEPREUNMSM 063 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno Ejemplo: En el sistema x 3y 4z 0 1 3 4 2x y 3z 0 2 1 3 15 0 4x y 2z 0 4 1 2 la solución única es (x, y, z) = (0, 0, 0). II. Soluciones no triviales: Si = 0, entonces el sistema tiene infinitas soluciones no triviales, además de la solución trivial. Ejemplo: En el sistema 5x 5y + z = 0 3x + 3y 3z = 0 2x 3y + z = 0 132 333 155 = 0 . El sistema tiene infinitas soluciones no triviales además de la trivial. ALGEBRA CEPREUNMSM 064 (RECOPILACION DE CEPRE UNO) https://facebook.com/groups/CepreUno UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA CENTRO PREUNIVERSITARIO Álgebra SEMANA Nº 14 I. INECUACIONES EN UNA VARIABLE Una inecuación en una variable x, es toda expresión matemática H(x) dada por Al conjunto de los valores de x que hace a la desigualdad verdadera, se le denomina conjunto solución (c.s.) de la inecuación. I.1 Inecuaciones polinomiales de grado superior Es aquella inecuación que tiene la siguiente forma Considerando la inecuación: n n 1 n n 1 1 0 n p(x) a x a x ... a x a 0 ;a 0 Y suponiendo que p(x) se puede factorizar en la forma entonces la inecuación (*) se resuelve aplicando el Método de Puntos Críticos, el cual consiste en: 1º Hallar todos los puntos críticos ó raíces de cada factor (x – ri) en este caso se tiene: Puntos críticos = 1 2 n r ,r ,...,r . 2º Ordenar los puntos críticos en la recta real: Supongamos que los puntos son ordenados en la forma 1 2 n 2 n 1 n r r ... r r r , luego en la recta real se tendría: r1 r2 …... rn-2 rn-1 rn H(x) 0;( 0, 0, 0) p(x) 0;( 0, 0, 0); grad p(x) n 2 n 1 2 n 1 2 n p(x) a (x r )(x r )...(x r ); donde r r ... r
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