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Secundaria 3° · Matemática
Ecuaciones de primer y segundo grado · Ecuaciones

Ecuaciones de segundo grado

Te conviene dominar: Ecuaciones de primer grado (2° de secundaria (primer ciclo))
Te conviene dominar: Operaciones con números enteros (2° de secundaria (primer ciclo))

En un liceo van a colocar cerámica en un salón cuadrado de $144\text{ m}^2$. ¿Cuánto mide cada lado? Buscas un número $x$ tal que $x^2 = 144$. Es una ecuación de segundo grado, porque la incógnita está elevada al cuadrado. Puede tener dos soluciones, una sola o ninguna, y hay varios métodos para resolverla.

Forma general

Una solución (o raíz) es un valor de $x$ que hace cierta la igualdad. Para comprobarlo, sustituye. Por ejemplo, $x = 2$ en $x^2 - 5x + 6$ da $4 - 10 + 6 = 0$ ✓.

Gráficamente, $y = ax^2 + bx + c$ es una parábola. Las soluciones son los ceros de la función: los puntos donde corta al eje $x$. Mueve $a$, $b$ y $c$ y observa cuántos cortes hay:

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Para cada una de las siguientes ecuaciones de segundo grado, identifica los coeficientes $a$, $b$ y $c$ e indica si se trata de una ecuación completa o incompleta: a)…

Para cada una de las siguientes ecuaciones de segundo grado, identifica los coeficientes $a$, $b$ y $c$ e indica si se trata de una ecuación completa o incompleta:

  1. a) $x^2 - 5x + 6 = 0$
  2. b) $2x^2 - 32 = 0$
  3. c) $x^2 + 8x = 0$
  4. d) $3 - x^2 + 2x = 0$
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Comprueba, sin resolver la ecuación, si los valores de $x$ propuestos son solución de la igualdad $x^2 - 4x + 3 = 0$: a) $x = 1$ b) $x = 0$ c) $x = 3$ d) $x = -1$

Comprueba, sin resolver la ecuación, si los valores de $x$ propuestos son solución de la igualdad $x^2 - 4x + 3 = 0$:

  1. a) $x = 1$
  2. b) $x = 0$
  3. c) $x = 3$
  4. d) $x = -1$
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Ecuaciones incompletas

Se resuelven sin fórmula, y más rápido.

Resolución de una ecuación sin término independiente: se factoriza y el producto igual a cero se divide en dos ramas, x igual a cero y x más tres igual a cero. x · (x + 3) = 0 x = 0 x + 3 = 0 → x = −3 Si A · B = 0, entonces A = 0 o B = 0.
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Resuelve las siguientes ecuaciones de segundo grado incompletas del tipo $ax^2 + c = 0$. Recuerda que si el resultado de la raíz cuadrada no es un número real, debes…

Resuelve las siguientes ecuaciones de segundo grado incompletas del tipo $ax^2 + c = 0$. Recuerda que si el resultado de la raíz cuadrada no es un número real, debes indicarlo:

  1. a) $x^2 - 25 = 0$
  2. b) $3x^2 - 12 = 0$
  3. c) $x^2 + 16 = 0$
  4. d) $2x^2 = 50$
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Resuelve las siguientes ecuaciones de segundo grado incompletas del tipo $ax^2 + bx = 0$ mediante la extracción de factor común: a) $x^2 - 7x = 0$ b) $2x^2 + 10x = 0$ c)…

Resuelve las siguientes ecuaciones de segundo grado incompletas del tipo $ax^2 + bx = 0$ mediante la extracción de factor común:

  1. a) $x^2 - 7x = 0$
  2. b) $2x^2 + 10x = 0$
  3. c) $3x^2 = 6x$
  4. d) $x^2 + x = 0$
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Resuelve las siguientes ecuaciones de segundo grado incompletas utilizando el método más rápido (extracción de factor común o despeje directo de la raíz): a)…

Resuelve las siguientes ecuaciones de segundo grado incompletas utilizando el método más rápido (extracción de factor común o despeje directo de la raíz):

  1. a) $4x^2 - 100 = 0$
  2. b) $3x^2 + 15x = 0$
  3. c) $\frac{x^2}{2} - 8 = 0$
  4. d) $5x^2 = 2x$
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Con esto ya puedes resolver el caso del salón cuadrado: $x^2 = 144$.

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El área de la base cuadrada de una caja de almacenamiento para videojuegos es de $144\text{ cm}^2$. Calcula cuánto mide el lado de la base planteando una ecuación de…

El área de la base cuadrada de una caja de almacenamiento para videojuegos es de $144\text{ cm}^2$. Calcula cuánto mide el lado de la base planteando una ecuación de segundo grado.

x x Área 144 cm²
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La fórmula general

Para cualquier ecuación $ax^2 + bx + c = 0$ (completa o no):

$$x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}$$

El $\pm$ da dos soluciones: una sumando la raíz y otra restándola.

Fórmula general con colores que resaltan menos b, más menos la raíz del discriminante y dos a en el denominador. x = −b± b² − 4ac 2a cambia el signo de b discriminante Δ el doble de a ± → dos soluciones
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Aplica la fórmula general $x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}$ para hallar las soluciones de las siguientes ecuaciones completas: a) $x^2 - 6x + 8 = 0$ b)…

Aplica la fórmula general $x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}$ para hallar las soluciones de las siguientes ecuaciones completas:

  1. a) $x^2 - 6x + 8 = 0$
  2. b) $x^2 + x - 12 = 0$
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Resuelve la siguiente ecuación de segundo grado simplificando primero las expresiones algebraicas mediante el desarrollo de los productos notables: $$(2x - 3)^2 - (x +…

Resuelve la siguiente ecuación de segundo grado simplificando primero las expresiones algebraicas mediante el desarrollo de los productos notables:

$$(2x - 3)^2 - (x + 1)^2 = -5$$

Recuerda que para aplicar la fórmula general, primero debes reducir la ecuación a la forma $ax^2 + bx + c = 0$.

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Resolver por factorización

Si el trinomio se puede factorizar (lo viste en el capítulo de polinomios), no necesitas la fórmula. Usas la misma idea de las incompletas: un producto es cero si un factor es cero.

También sirven los otros casos: la diferencia de cuadrados ($x^2 - 49 = (x-7)(x+7)$) y el trinomio cuadrado perfecto ($x^2 - 6x + 9 = (x-3)^2$, solución doble $x = 3$).

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Dada la ecuación de segundo grado $x^2 + kx + 12 = 0$, calcula el valor del coeficiente $k$ sabiendo que una de las soluciones de la ecuación es $x = 3$. Una vez…

Dada la ecuación de segundo grado $x^2 + kx + 12 = 0$, calcula el valor del coeficiente $k$ sabiendo que una de las soluciones de la ecuación es $x = 3$. Una vez encontrado $k$, halla la otra solución de la ecuación.

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Completando cuadrados

Otra manera: convertir el lado izquierdo en un cuadrado perfecto. Es el método del que sale la fórmula general. Se basa en $(x + p)^2 = x^2 + 2px + p^2$.

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Aplica la fórmula general $x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}$ para hallar las soluciones de las siguientes ecuaciones completas: a) $x^2 - 6x + 8 = 0$ b)…

Aplica la fórmula general $x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}$ para hallar las soluciones de las siguientes ecuaciones completas:

  1. a) $x^2 - 6x + 8 = 0$
  2. b) $x^2 + x - 12 = 0$
Resolver

El discriminante: ¿cuántas soluciones?

Lo que hay dentro de la raíz, $\Delta = b^2 - 4ac$, se llama discriminante. Dice cuántas soluciones hay sin resolver.

Tres parábolas: con discriminante positivo cortan al eje dos veces, con cero lo tocan una vez y con negativo no lo cortan. Δ > 0dos soluciones Δ = 0una (doble) Δ < 0ninguna
$\Delta = b^2 - 4ac$ Soluciones
$\Delta > 0$ Dos soluciones distintas
$\Delta = 0$ Una solución doble: $x = -\frac{b}{2a}$
$\Delta < 0$ Ninguna solución real
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Calcula el valor del discriminante $\Delta = b^2 - 4ac$ para cada ecuación e indica si tiene dos soluciones, una solución doble o ninguna solución real (no es necesario…

Calcula el valor del discriminante $\Delta = b^2 - 4ac$ para cada ecuación e indica si tiene dos soluciones, una solución doble o ninguna solución real (no es necesario que calcules las soluciones):

  1. a) $x^2 - 4x + 4 = 0$
  2. b) $x^2 + 2x + 5 = 0$
  3. c) $x^2 - 5x - 1 = 0$
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Estudia el discriminante ($\Delta = b^2 - 4ac$) de las siguientes ecuaciones y determina, sin resolverlas, cuántas soluciones reales tiene cada una. Justifica tu…

Estudia el discriminante ($\Delta = b^2 - 4ac$) de las siguientes ecuaciones y determina, sin resolverlas, cuántas soluciones reales tiene cada una. Justifica tu respuesta en cada caso:

  1. a) $x^2 - 6x + 9 = 0$
  2. b) $2x^2 + 3x + 5 = 0$
  3. c) $3x^2 - 4x - 2 = 0$

¿Qué valor debería tomar el término independiente en la ecuación a) para que de repente no tuviera solución?

Resolver
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Dada la ecuación de segundo grado $x^2 - (k-2)x + k = 0$, determina qué valores debe tomar el parámetro $k$ para que la ecuación tenga una única solución real (solución…

Dada la ecuación de segundo grado $x^2 - (k-2)x + k = 0$, determina qué valores debe tomar el parámetro $k$ para que la ecuación tenga una única solución real (solución doble).

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Ecuaciones que hay que preparar

A veces la ecuación no viene en forma general. Hay que desarrollar productos notables o quitar denominadores antes de resolver.

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Resuelve la siguiente ecuación operando previamente para simplificar los miembros y utilizando los productos notables donde sea necesario:…

Resuelve la siguiente ecuación operando previamente para simplificar los miembros y utilizando los productos notables donde sea necesario:

$\frac{(2x - 3)^2}{8} - \frac{x(x + 1)}{2} = \frac{x - 5}{4} - 1$

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Resuelve la siguiente ecuación. Para ello, busca el mínimo común múltiplo de los denominadores para eliminar las incógnitas de los mismos y comprueba que las soluciones…

Resuelve la siguiente ecuación. Para ello, busca el mínimo común múltiplo de los denominadores para eliminar las incógnitas de los mismos y comprueba que las soluciones obtenidas no anulan ningún denominador:

$\frac{x}{x - 2} + \frac{2}{x} = \frac{x^2}{x^2 - 2x}$

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Ampliación: ecuaciones bicuadradas

En $x^4 - 13x^2 + 36 = 0$ solo aparecen $x^4$ y $x^2$. Con el cambio de variable $t = x^2$ (así $x^4 = t^2$) queda una ecuación de segundo grado.

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Las ecuaciones bicuadradas se pueden resolver haciendo un cambio de variable $t = x^2$. Utiliza esta técnica para encontrar las cuatro soluciones reales de la siguiente…

Las ecuaciones bicuadradas se pueden resolver haciendo un cambio de variable $t = x^2$. Utiliza esta técnica para encontrar las cuatro soluciones reales de la siguiente ecuación:

$$x^4 - 13x^2 + 36 = 0$$
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Problemas de segundo grado

Pasos: define la incógnita, plantea la ecuación, resuélvela y descarta las soluciones sin sentido (una longitud negativa, un número de personas con decimales…). Después comprueba en el enunciado.

Una ecuación con dos soluciones: doce se acepta y menos trece se descarta porque no es un número natural. x(x + 1) = 156 x = 12 ✓ x = −13 ✗no es natural
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Si al cuadrado de un número entero le sumamos su triple, obtenemos como resultado cero. ¿De qué números podría tratarse? Plantea la ecuación y halla las posibles…

Si al cuadrado de un número entero le sumamos su triple, obtenemos como resultado cero. ¿De qué números podría tratarse? Plantea la ecuación y halla las posibles soluciones.

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El producto de dos números naturales consecutivos es igual a su suma aumentada en $19$ unidades. ¿De qué números estamos hablando?

El producto de dos números naturales consecutivos es igual a su suma aumentada en $19$ unidades. ¿De qué números estamos hablando?

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Problemas de áreas y bordes

En muchos problemas de geometría el área da la ecuación. Si añades un borde de ancho $x$ alrededor de un rectángulo, cada lado crece $2x$ (una franja en cada extremo).

Rectángulo interior rodeado por un borde de ancho x; cada dimensión del rectángulo exterior crece dos veces x. interior xx largo + 2x
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Queremos colocar un marco de madera de ancho constante $x$ alrededor de una fotografía rectangular de $10\text{ cm}$ por $15\text{ cm}$. Si sabemos que el área total…

Queremos colocar un marco de madera de ancho constante $x$ alrededor de una fotografía rectangular de $10\text{ cm}$ por $15\text{ cm}$. Si sabemos que el área total (foto más marco) debe ser de $300\text{ cm}^2$, ¿cuál debe ser el ancho $x$ del marco?

x x 10 cm 15 cm Foto Marco A = 300 cm²
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Un programador de videojuegos está diseñando una interfaz para una nueva aplicación. Necesita crear un botón rectangular cuya base sea $5\text{ cm}$ más larga que su…

Un programador de videojuegos está diseñando una interfaz para una nueva aplicación. Necesita crear un botón rectangular cuya base sea $5\text{ cm}$ más larga que su altura. Si el área total que debe ocupar el botón en la pantalla es de $84\text{ cm}^2$, ¿cuáles deben ser las dimensiones (base y altura) del botón?

Plantea una ecuación de segundo grado y resuélvela.

Área = 84 cm² BOTÓN UI x x + 5
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Calcula las dimensiones de un triángulo rectángulo sabiendo que sus lados son tres números enteros consecutivos.

Calcula las dimensiones de un triángulo rectángulo sabiendo que sus lados son tres números enteros consecutivos.

x x + 1 x + 2
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Problemas de tiempos, alturas y dos incógnitas

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Un dron de vigilancia despega y sigue una trayectoria cuya altura en metros respecto al tiempo en segundos viene dada por la expresión $h(t) = -2t^2 + 20t + 5$. Calcula…

Un dron de vigilancia despega y sigue una trayectoria cuya altura en metros respecto al tiempo en segundos viene dada por la expresión $h(t) = -2t^2 + 20t + 5$. Calcula en qué instantes de tiempo el dron se encuentra exactamente a $53 \text{ metros}$ de altura.

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Dos impresoras 3D trabajando juntas tardan $2$ horas en completar una maqueta compleja. Si trabajasen por separado, la impresora más antigua tardaría $3$ horas más que…

Dos impresoras 3D trabajando juntas tardan $2$ horas en completar una maqueta compleja. Si trabajasen por separado, la impresora más antigua tardaría $3$ horas más que la impresora nueva. ¿Cuánto tiempo tardaría cada una en hacer la maqueta en solitario? (Ayuda: recuerda que el trabajo realizado en una hora es la inversa del tiempo total).

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Se dispone de un cable de $40 \text{ cm}$ de longitud que se corta en dos trozos para formar dos cuadrados diferentes. Si la suma de las áreas de los dos cuadrados es de…

Se dispone de un cable de $40 \text{ cm}$ de longitud que se corta en dos trozos para formar dos cuadrados diferentes. Si la suma de las áreas de los dos cuadrados es de $58 \text{ cm}^2$, ¿cuánto mide el lado de cada uno de estos cuadrados?

40 cm CORTE x 40 - x A₁ x/4 A₂ (40-x)/4 A₁ + A₂ = 58 cm²
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Vuelve al principio: en el salón, $x^2 = 144$ da $x = \pm 12$. Como una longitud no puede ser negativa, cada lado mide $12\text{ m}$.

Resumen

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