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10° EGB · Matemáticas
Ecuaciones de primer y segundo grado · Ecuaciones

Ecuaciones de segundo grado

Te conviene dominar: Ecuaciones de primer grado (9.° grado de EGB (Educación General Básica, subnivel Superior))
Te conviene dominar: Operaciones con números enteros (9.° grado de EGB (Educación General Básica, subnivel Superior))

La caja de un videojuego tiene una base cuadrada de $144\text{ cm}^2$. ¿Cuánto mide el lado? Buscas un $x$ tal que $x^2 = 144$: es una ecuación de segundo grado (o cuadrática), porque la incógnita está elevada al cuadrado. Estas ecuaciones pueden tener dos soluciones, una o ninguna, y hay una fórmula que las resuelve todas.

Forma general

Un ejemplo de Quito: en un parque se arma un cuadrado de juego para ecuavóley y su área depende del lado al cuadrado, y de ahí salen estas ecuaciones.

Gráficamente, $y = ax^2 + bx + c$ es una parábola, y las soluciones son los puntos donde corta al eje x (los ceros de la función). 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:

Diagrama que muestra la resolución de una ecuación incompleta sin término independiente: se extrae factor común y se separa en dos ramas, x igual a cero y el binomio igual a cero. x · (x + 3) = 0 x = 0 x + 3 = 0 → x = −3 Si a · b = 0, entonces a = 0 o b = 0. (Ningún otro producto da 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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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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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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La fórmula general

Para cualquier ecuación cuadrática (también se la llama resolvente o fórmula binomial):

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

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

Fórmula general con colores que resaltan cada parte: 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

Cuando la ecuación viene con paréntesis, fracciones o productos notables, primero desarrolla, reduce y llévala a la forma $ax^2+bx+c=0$.

Factoreo de un trinomio

Si buscas dos números que sumen $b$ y multipliquen $c$ (con $a = 1$), el trinomio se factoriza y la ecuación se resuelve sin fórmula.

Completar cuadrados

Otra forma de resolver (y de entender de dónde sale la fórmula) es completar el cuadrado: conviertes $x^2 + bx$ en un binomio al cuadrado sumando $\left(\frac{b}{2}\right)^2$ en los dos miembros.

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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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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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El discriminante: ¿cuántas soluciones?

En $x^2 - 5x + 6 = 0$: suma $= 5$ y producto $= 6$, así que las soluciones son $2$ y $3$.

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

Tres parábolas que ilustran los casos del discriminante: dos cortes con el eje x si es positivo, uno si es cero y ninguno si es negativo. 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 (no existe la raíz de un negativo)
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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?

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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 con denominadores

Cuando la incógnita está en un denominador, el primer paso es eliminar los denominadores: se calcula el mínimo común múltiplo (m.c.m.) de los denominadores y se multiplican los dos miembros por él. Así cada fracción se simplifica y suele quedar una ecuación cuadrática.

Antes de empezar, anota los valores que anulan algún denominador: esos números no pueden ser solución.

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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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Ecuaciones bicuadráticas y con parámetros

En $x^4 - 13x^2 + 36 = 0$ solo aparecen $x^4$ y $x^2$. El truco es un cambio de variable: llamamos $t = x^2$ (así $x^4 = t^2$).

Esquema del cambio de variable: la ecuación bicuadrática pasa a una cuadrática con t igual a x al cuadrado, y luego se vuelve a x con la raíz de t. x⁴ − 13x² + 36 t = x² t² − 13t + 36 x = ±√t ±2, ±3

Si una ecuación tiene un parámetro y te dan una solución, reemplaza ese valor para hallar el parámetro. Por ejemplo, en $x^2 + kx + 12 = 0$ con $x = 3$: $9 + 3k + 12 = 0$, así que $k = -7$. Y si quieres una solución doble, pide $\Delta = 0$.

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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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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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Problemas de segundo grado

Al resolver un problema, descarta las soluciones que no tengan sentido: una longitud negativa, una cantidad de personas con decimales… y escribe siempre una respuesta completa.

De la ecuación x por x más uno igual a 156 salen dos soluciones: doce, que sirve, y menos trece, que se descarta por no ser natural. x(x + 1) = 156 x = 12 ✓ x = −13 ✗no es natural

Trabajo en conjunto

Si una llave llena una piscina en $x$ horas, en una hora llena $\frac{1}{x}$ de la piscina. Cuando dos máquinas, llaves o personas trabajan juntas, lo que hacen en una hora se suma. Si juntas tardan $T$ horas, en una hora hacen $\frac{1}{T}$ del trabajo. El planteo sale de ahí: $\frac{1}{x} + \frac{1}{y} = \frac{1}{T}$.

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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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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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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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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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Una empresa de diseño paisajístico quiere rodear una piscina rectangular de $8 \text{ m}$ de largo por $6 \text{ m}$ de ancho con un borde de césped artificial de ancho…

Una empresa de diseño paisajístico quiere rodear una piscina rectangular de $8 \text{ m}$ de largo por $6 \text{ m}$ de ancho con un borde de césped artificial de ancho uniforme $x$. Si el área total del recinto (piscina más borde de césped) debe ser exactamente de $80 \text{ m}^2$, calcula cuánto debe medir el ancho $x$ del borde.

ÁREA TOTAL = 80 m² 8 m 6 m x x x x
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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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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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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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Vuelta al principio: en la caja del videojuego, $x^2 = 144 \Rightarrow x = \pm 12$. Como una longitud no puede ser negativa, el lado de la base mide $12\text{ cm}$.

Resumen

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