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Expresiones algebraicas fraccionarias

Te conviene dominar: Factorización y regla de Ruffini (4° año de la Escuela Secundaria (Ciclo Superior))
Te conviene dominar: Fracciones algebraicas (4° año de la Escuela Secundaria (Ciclo Superior))

Una empresa de mensajería de Rosario calcula cuánto le cuesta cada paquete: divide el costo total, que depende de la cantidad $x$ de paquetes, por esa cantidad $x$. Ese cociente de polinomios es una expresión algebraica fraccionaria. Se maneja igual que $\dfrac{10}{15}$: para simplificarla, sumarla o dividirla hace falta factorizar antes. Al final de la página vas a calcular ese costo medio.

Simplificar factorizando

Simplificar una expresión algebraica fraccionaria es cancelar los factores que el numerador y el denominador tienen en común. El paso imprescindible es factorizar los dos primero (factor común, diferencia de cuadrados, trinomio cuadrado perfecto, Ruffini).

Como el denominador no puede ser cero, la expresión solo tiene sentido para los valores de $x$ que no lo anulan. Por ejemplo, $\dfrac{x^2-25}{x-5}$ no está definida para $x=5$.

Pasos para simplificar una fracción algebraica: factorizar numerador y denominador y cancelar el factor común. (x² − 9) / (x² + 6x + 9) (x−3)(x+3) / (x+3)² (x − 3) / (x + 3)
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Simplificá la siguiente fracción algebraica utilizando los productos notables para factorizar el numerador: $$\frac{x^2 - 25}{x - 5}$$ Indicá para qué valor de $x$ la…

Simplificá la siguiente fracción algebraica utilizando los productos notables para factorizar el numerador:

$$\frac{x^2 - 25}{x - 5}$$

Indicá para qué valor de $x$ la expresión original no tiene sentido matemático.

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Extrae factor común en el numerador y el denominador para simplificar al máximo la siguiente expresión: $$\frac{4x^2 + 8x}{2x^2 - 6x}$$

Extrae factor común en el numerador y el denominador para simplificar al máximo la siguiente expresión:

$$\frac{4x^2 + 8x}{2x^2 - 6x}$$
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Un equipo de ingenieros aeroespaciales está analizando la resistencia de un nuevo material compuesto. La relación entre la deformación y la carga aplicada viene dada por…

Un equipo de ingenieros aeroespaciales está analizando la resistencia de un nuevo material compuesto. La relación entre la deformación y la carga aplicada viene dada por la siguiente fracción algebraica:

$$R(x) = \frac{x^3 - 7x^2 + 10x}{x^2 - 25}$$

Factoriza el numerador y el denominador para simplificar la expresión al máximo y facilitar los cálculos posteriores del equipo.

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Cuándo se puede cancelar, y parámetros

Una simplificación es correcta solo si lo que se cancela es un factor común. Si no lo es, la igualdad es falsa. Podés comprobarlo reemplazando $x$ por un número.

Comprobación numérica de que tachar un sumando es incorrecto: con x igual a 1 los dos lados dan valores distintos. (x + 3) / 3 ≟ x Probamos con x = 6: (6 + 3) / 3 = 3 pero el lado derecho vale 6. ¡Distinto!

Otra situación frecuente: pedir que una fracción se pueda simplificar. Eso significa que el numerador es divisible por el factor del denominador, y entonces el resto de dividir por $(x-a)$ es cero (teorema del resto): $P(a)=0$.

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Un error muy común entre los estudiantes es "tachar" términos que están sumando. Observa la siguiente ilustración y razona, sin realizar cálculos complejos, por qué la…

Un error muy común entre los estudiantes es "tachar" términos que están sumando. Observa la siguiente ilustración y razona, sin realizar cálculos complejos, por qué la igualdad planteada es falsa:

x + 5 x + 2 5 2 ≠ ¡Error común! ¡Son sumandos, no factores! ¿Se pueden simplificar sumandos?

¿Qué condición debería cumplirse para que la simplificación fuera correcta?

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En el diseño de un nuevo parque inteligente, los arquitectos quieren que la proporción entre la zona de césped y la zona de juegos siga una regla específica. Para que el…

En el diseño de un nuevo parque inteligente, los arquitectos quieren que la proporción entre la zona de césped y la zona de juegos siga una regla específica. Para que el proyecto sea aprobado, la siguiente fracción algebraica debe poder simplificarse:

$$F(x) = \frac{x^2 + kx - 12}{x - 3}$$

Calcula el valor de la constante $k$ para que el numerador sea divisible por el denominador y realiza la simplificación.

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Halla el valor de los coeficientes $a$ y $b$ sabiendo que el polinomio $P(x) = x^3 + ax^2 + bx + 12$ es divisible por $(x - 2)$ y que al simplificar la fracción…

Halla el valor de los coeficientes $a$ y $b$ sabiendo que el polinomio $P(x) = x^3 + ax^2 + bx + 12$ es divisible por $(x - 2)$ y que al simplificar la fracción algebraica $\frac{P(x)}{x^2 - x - 6}$ se obtiene un polinomio de primer grado. Una vez hallados $a$ y $b$, realiza dicha simplificación.

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Multiplicación y división

Igual que con fracciones numéricas: multiplicar es numerador por numerador y denominador por denominador; dividir es multiplicar por la inversa. Conviene factorizar antes de multiplicar para ir cancelando.

Un ejemplo de aplicación: la base de una caja mide $\dfrac{x^2-1}{x}$ de largo y $\dfrac{x+2}{x-1}$ de ancho. El área es $\dfrac{(x-1)(x+1)}{x}\cdot\dfrac{x+2}{x-1}=\dfrac{(x+1)(x+2)}{x}$.

También sirve para despejar: si el área de un cartel es $x^2-1$ y la base es $x+1$, la altura es $\dfrac{x^2-1}{x+1}=x-1$.

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Resuelve la siguiente división de fracciones algebraicas transformándola en un producto cruzado y simplificando el resultado final: $$\frac{x^2}{x - 1} : \frac{x}{x -…

Resuelve la siguiente división de fracciones algebraicas transformándola en un producto cruzado y simplificando el resultado final:

$$\frac{x^2}{x - 1} : \frac{x}{x - 1}$$
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El área de un cartel publicitario rectangular viene dada por la expresión polinómica $A(x) = x^2 - 1$. Si sabemos que la base del cartel mide $x + 1$, encuentra la…

El área de un cartel publicitario rectangular viene dada por la expresión polinómica $A(x) = x^2 - 1$. Si sabemos que la base del cartel mide $x + 1$, encuentra la expresión algebraica simplificada que representa la altura $h$.

Área A(x) = x² - 1 Base = x + 1 h = ?
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Una empresa de logística urbana utiliza drones para repartir paquetes. El área de la base de las cajas de transporte es rectangular y sus dimensiones, en decímetros,…

Una empresa de logística urbana utiliza drones para repartir paquetes. El área de la base de las cajas de transporte es rectangular y sus dimensiones, en decímetros, vienen dadas por las expresiones que se muestran en la imagen. Calcula la expresión simplificada que representa el área total de la base de la caja multiplicando ambas dimensiones.

ÁREA = ? x + 2 x - 1 x² - 1 x

Las dimensiones son $Largo = \frac{x^2 - 1}{x}$ y $Ancho = \frac{x+2}{x-1}$. Calcula el área del rectángulo simplificando el producto de ambas fracciones.

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Un analista financiero está comparando la rentabilidad de dos fondos de inversión. La diferencia de rentabilidad entre ambos se expresa mediante el cociente de dos…

Un analista financiero está comparando la rentabilidad de dos fondos de inversión. La diferencia de rentabilidad entre ambos se expresa mediante el cociente de dos fracciones algebraicas:

$$\left( \frac{x^2 - 9}{x^2 - 4x + 4} \right) : \left( \frac{x^2 + 3x}{x - 2} \right)$$

Resuelve la división y simplifica el resultado final para que el analista pueda presentar un informe más claro a sus clientes.

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Suma y resta: mínimo común múltiplo

Con el mismo denominador se suman los numeradores y el denominador queda igual. Con denominadores distintos, se factoriza cada uno y se toma el mínimo común múltiplo (m.c.m.): cada factor con su mayor exponente.

Resta de dos expresiones fraccionarias hallando el mínimo común múltiplo de los denominadores factorizados. 5/(x+2) − 3/(x²−4) x²−4 = (x−2)(x+2) → m.c.m. = (x−2)(x+2) = [5(x−2) − 3] / [(x−2)(x+2)] = (5x−13)/(x²−4)
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Calcula la suma de las siguientes fracciones algebraicas. Al tener el mismo denominador, recuerda que solo debes operar con los numeradores: $$\frac{3x + 1}{x + 2} +…

Calcula la suma de las siguientes fracciones algebraicas. Al tener el mismo denominador, recuerda que solo debes operar con los numeradores:

$$\frac{3x + 1}{x + 2} + \frac{x + 7}{x + 2}$$
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En un estudio sobre la propagación de una noticia en redes sociales, se ha determinado que el tiempo de respuesta de los usuarios (en segundos) depende de dos variables…

En un estudio sobre la propagación de una noticia en redes sociales, se ha determinado que el tiempo de respuesta de los usuarios (en segundos) depende de dos variables combinadas en la siguiente operación:

$$\frac{3x}{x-2} - \frac{x-1}{x+2} - \frac{8}{x^2-4}$$

Realiza la operación reduciendo a común denominador y simplifica el resultado para obtener una única fracción algebraica que modele este comportamiento.

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Dos ciclistas recorren la misma distancia $d$. El primero lo hace a una velocidad media de $x$ km/h y el segundo a una velocidad media de $x+5$ km/h. La diferencia de…

Dos ciclistas recorren la misma distancia $d$. El primero lo hace a una velocidad media de $x$ km/h y el segundo a una velocidad media de $x+5$ km/h. La diferencia de tiempo (en horas) que tardan en completar el recorrido viene dada por la expresión:

$$T(x) = \frac{d}{x} - \frac{d}{x+5}$$

Si la distancia es constante $d = 100$ km, opera la resta de fracciones algebraicas y obtén una única expresión que relacione la diferencia de tiempo con la velocidad $x$.

SALIDA META d = 100 km v₁ = x t₁ = 100 / x v₂ = x + 5 t₂ = 100 / (x+5)
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Demuestra, mediante el desarrollo y simplificación de la parte izquierda de la igualdad, que la siguiente expresión es una identidad (el resultado es constante):…

Demuestra, mediante el desarrollo y simplificación de la parte izquierda de la igualdad, que la siguiente expresión es una identidad (el resultado es constante):

$$\frac{x + 2}{x^2 - 1} \cdot \frac{x + 1}{x^2 - 4} - \frac{1}{x^2 - 3x + 2} = 0$$
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Operaciones combinadas y fracciones complejas

Cuando se mezclan sumas, restas, productos y paréntesis, se respeta la jerarquía: paréntesis primero y, dentro de cada uno, la multiplicación y la división antes que la suma y la resta. Una fracción compleja tiene fracciones en el numerador o en el denominador: se reduce cada piso a una sola fracción y se divide al final.

Simplificación de una fracción compleja reduciendo numerador y denominador a fracciones simples y dividiendo al final. 1 − 1/x² 1 + 1/x fracción compleja = (x²−1)/x² (x+1)/x con denominador común
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Un grupo de estudiantes de 1º de Bachillerato está realizando un experimento de química sobre la velocidad de reacción. Han obtenido una expresión compleja que necesitan…

Un grupo de estudiantes de 1º de Bachillerato está realizando un experimento de química sobre la velocidad de reacción. Han obtenido una expresión compleja que necesitan simplificar antes de introducir los datos en su software de simulación:

$$\frac{1}{x} + \frac{1}{x^2} \cdot \frac{x^2 - x}{x + 1}$$

Opera siguiendo la jerarquía de las operaciones y simplifica el resultado final.

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Se está diseñando un microchip donde el flujo de datos por un canal se rige por la suma de dos inversos de capacidad. La expresión resultante es: $$C_{total} =…

Se está diseñando un microchip donde el flujo de datos por un canal se rige por la suma de dos inversos de capacidad. La expresión resultante es:

$$C_{total} = \frac{1}{\frac{1}{x} + \frac{1}{x+1}}$$

Simplifica esta "fracción de fracciones" (fracción compleja) para obtener una única expresión algebraica lineal o cuadrática que defina el flujo total.

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Simplificá al máximo la siguiente expresión algebraica, factorizando previamente todos los polinomios mediante productos notables y la regla de Ruffini: $$\frac{x^4 -…

Simplificá al máximo la siguiente expresión algebraica, factorizando previamente todos los polinomios mediante productos notables y la regla de Ruffini:

$$\frac{x^4 - 13x^2 + 36}{x^3 - x^2 - 9x + 9} \cdot \frac{x^2 - 6x + 9}{x^2 + x - 6}$$
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Realiza la siguiente operación combinada y simplifica el resultado hasta obtener una fracción irreducible: $$\left( \frac{1}{x - 2} - \frac{x}{x^2 - 4} \right) : \left(…

Realiza la siguiente operación combinada y simplifica el resultado hasta obtener una fracción irreducible:

$$\left( \frac{1}{x - 2} - \frac{x}{x^2 - 4} \right) : \left( \frac{x}{x + 2} - \frac{2}{x^2 + 4x + 4} \right)$$
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Las "fracciones continuas" son expresiones donde los denominadores contienen a su vez otras fracciones. Simplifica la siguiente estructura para convertirla en una única…

Las "fracciones continuas" son expresiones donde los denominadores contienen a su vez otras fracciones. Simplifica la siguiente estructura para convertirla en una única fracción algebraica racional:

$$x - \frac{1}{1 - \frac{1}{1 - \frac{1}{x}}}$$
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Aplicaciones y descomposición

En economía aparecen cocientes de polinomios todo el tiempo. El costo medio es el costo total dividido por la cantidad: si $C(x)=2.000x^2+10.000x$ pesos para $x$ paquetes, entonces

$$\frac{C(x)}{x}=\frac{2.000x(x+5)}{x}=2.000(x+5)=2.000x+10.000.$$

Volvé al principio: el costo medio por paquete es $\$\,2.000x+\$\,10.000$, una función lineal.

Con varias expresiones se opera igual. Si $C(x)=\dfrac{2.000x^2+10.000x}{x-1}$ y $N(x)=\dfrac{x^2+5x}{x^2-1}$, la inversión por cliente es $\dfrac{C}{N}$. Factorizamos: $C=\dfrac{2.000x(x+5)}{x-1}$ y $N=\dfrac{x(x+5)}{(x-1)(x+1)}$. Dividir es multiplicar por la inversa y cancelar: $\dfrac{2.000x(x+5)}{x-1}\cdot\dfrac{(x-1)(x+1)}{x(x+5)}=2.000(x+1)$.

Otra aplicación: la altura de un prisma es $h=\dfrac{V}{B}$. Con $V=x^3-7x+6$ y $B=x^2+x-6=(x-2)(x+3)$, usamos Ruffini con la raíz $x=2$ de $V$: $x^3-7x+6=(x-2)(x^2+2x-3)=(x-2)(x-1)(x+3)$. Entonces $h=x-1$, y $h=5$ cuando $x=6$.

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Una empresa de mensajería calcula el costo de envío de $x$ paquetes mediante la fórmula $C(x) = 2\,000x^2 + 10\,000x$ pesos. Escribí la fracción algebraica que…

Una empresa de mensajería calcula el costo de envío de $x$ paquetes mediante la fórmula $C(x) = 2\,000x^2 + 10\,000x$ pesos. Escribí la fracción algebraica que representa el costo medio por paquete y simplificala al máximo.

Nota: El costo medio se calcula dividiendo el costo total $C(x)$ entre el número de paquetes $x$.

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Determina los valores de los parámetros reales $A$ y $B$ para que la siguiente igualdad entre fracciones sea válida para cualquier valor de $x$ que no anule los…

Determina los valores de los parámetros reales $A$ y $B$ para que la siguiente igualdad entre fracciones sea válida para cualquier valor de $x$ que no anule los denominadores:

$$\frac{8x - 11}{x^2 - x - 6} = \frac{A}{x - 3} + \frac{B}{x + 2}$$
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En el departamento de marketing de una empresa de cosméticos, determinaron que el costo total de una campaña publicitaria en redes sociales está dado por la expresión…

En el departamento de marketing de una empresa de cosméticos, determinaron que el costo total de una campaña publicitaria en redes sociales está dado por la expresión $C(x) = \frac{2\,000x^2 + 10\,000x}{x - 1}$, donde $x$ es la cantidad de días que dura la campaña ($x > 1$). Por otro lado, la cantidad de clientes nuevos alcanzados se estima mediante $N(x) = \frac{x^2 + 5x}{x^2 - 1}$.

Obtené y simplificá la expresión de la "Inversión por Cliente" ($IC$), definida como el cociente entre el costo total y la cantidad de clientes alcanzados: $IC(x) = \frac{C(x)}{N(x)}$.

x > 1 Días de campaña (x) Inversión por cliente IC(x) [$] 2 4 6 8 10 4.000 8.000 12.000 16.000 20.000 0 IC(4) = $10.000 IC(x) = C(x) / N(x) IC(x) = 2.000x + 2.000
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Se desea diseñar un depósito de almacenamiento de grano con forma de prisma rectangular. La relación entre el volumen $V$ y el área de la base $B$ define la altura…

Se desea diseñar un depósito de almacenamiento de grano con forma de prisma rectangular. La relación entre el volumen $V$ y el área de la base $B$ define la altura $h = \frac{V}{B}$.

Prisma rectangular que representa el depósito de grano con volumen V(x), área de la base B(x) y altura hhVolumenV(x) = x³ − 7x + 6Área de la base: B(x) = x² + x − 6

Si el volumen del depósito viene dado por $V(x) = x^3 - 7x + 6$ y el área de la base por $B(x) = x^2 + x - 6$, expresa la altura $h$ como un polinomio simplificado. ¿Para qué valor de $x$ la altura del depósito sería de $5$ metros?

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Resumen

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