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Números reales · Números reales

Valor absoluto de un número real

En una maquila de San Pedro Sula, en un laboratorio o en un partido de la H, muchas veces importa cuánto se desvió algo de lo ideal, no hacia qué lado. Un tiro libre que pasa 30 cm a la izquierda del palo y otro que pasa 30 cm a la derecha fallan por lo mismo. El valor absoluto (o módulo) es la herramienta que mide esa desviación sin mirar el signo. Al final de la página vamos a usarlo para resolver un problema de tolerancia en una pieza.

Definición por casos

Geométricamente, $|x|$ es la distancia de $x$ al $0$ en la recta real. Su gráfico tiene forma de V.

Gráfica de la función valor absoluto con forma de V, formada por las semirrectas y = −x para valores negativos e y = x para valores positivos, con vértice en el origen. y = −x y = x 0
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Calcula el valor numérico de la siguiente expresión: $|-7| - |4 - 9| + |-3|$.

Calcula el valor numérico de la siguiente expresión: $|-7| - |4 - 9| + |-3|$.

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Determina qué valores reales de $x$ cumplen la ecuación $|x| = -5$ y justifica tu respuesta.

Determina qué valores reales de $x$ cumplen la ecuación $|x| = -5$ y justifica tu respuesta.

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Ecuaciones con valor absoluto

Como $|A|$ es la distancia de $A$ al cero, buscar $|A| = k$ es buscar los puntos que están a distancia $k$ del origen.

Cuando hay un módulo a cada lado, $|A| = |B|$ significa que $A$ y $B$ están a la misma distancia del cero: son iguales u opuestos.

Cuando hay un módulo dentro de otro (anidados), se resuelve de afuera hacia adentro.

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Resuelve la ecuación con valor absoluto: $|3x| = 12$.

Resuelve la ecuación con valor absoluto: $|3x| = 12$.

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Encuentra todos los valores reales de $x$ que satisfacen la ecuación con dos valores absolutos: $|3x - 1| = |x + 5|$.

Encuentra todos los valores reales de $x$ que satisfacen la ecuación con dos valores absolutos: $|3x - 1| = |x + 5|$.

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Resuelve la siguiente ecuación que contiene valores absolutos anidados: $||x - 2| - 5| = 3$.

Resuelve la siguiente ecuación que contiene valores absolutos anidados: $||x - 2| - 5| = 3$.

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Distancia entre puntos

La distancia entre dos puntos $a$ y $b$ de la recta real es $|a - b|$ (da lo mismo $|b - a|$). Por eso $|x - c| = r$ significa «$x$ está a distancia $r$ del punto $c$».

Recta numérica con los puntos 0, x e y que muestra la distancia |x| desde el origen hasta x y la distancia |y−x| entre x e y. 0 x y |x| distancia de 0 a x |y−x| distancia de x a y
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Calcula la distancia en la recta real entre los puntos $A = -6$ y $B = 11$ utilizando el valor absoluto.

Calcula la distancia en la recta real entre los puntos $A = -6$ y $B = 11$ utilizando el valor absoluto.

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Halla todos los números reales $x$ tales que su distancia al punto $7$ es exactamente el doble de su distancia al punto $-2$.

Halla todos los números reales $x$ tales que su distancia al punto $7$ es exactamente el doble de su distancia al punto $-2$.

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Inecuaciones con valor absoluto

Si $|A|$ es una distancia, «$|A| \le r$» significa «estar cerca» y «$|A| \ge r$» significa «estar lejos».

Recta real con la solución de |x+2| mayor que 4: las dos semirrectas exteriores x menor que −6 y x mayor que 2, con extremos abiertos. |x+2| > 4 −6 2 x < −6 o x > 2

Si hay módulo en ambos miembros, con $|A| \le |B|$ se pueden elevar al cuadrado los dos lados (ambos son no negativos), porque $|A|^2 = A^2$. Después se pasa todo a un lado y se factoriza como diferencia de cuadrados.

Si el módulo está en un denominador, primero se excluye el valor que lo anula y luego se multiplica por el módulo, que es positivo.

Con las mismas reglas se pasa de un intervalo a una inecuación con módulo: el centro es el punto medio y el radio es la mitad de la longitud. Por ejemplo, $(-8, 8)$ tiene centro $0$ y radio $8$, así que es $|x| < 8$.

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Expresa la desigualdad $|x| \le 5$ en forma de intervalo.

Expresa la desigualdad $|x| \le 5$ en forma de intervalo.

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Resuelve la inecuación $\left| \frac{2x - 3}{4} \right| \le 1$ y representa la solución en forma de intervalo.

Resuelve la inecuación $\left| \frac{2x - 3}{4} \right| \le 1$ y representa la solución en forma de intervalo.

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Resuelve la inecuación fraccionaria $\frac{3}{|x - 1|} \ge 2$.

Resuelve la inecuación fraccionaria $\frac{3}{|x - 1|} \ge 2$.

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Desigualdad triangular

Otra aplicación: acotar errores. Si $|y - 15| \le 1.5$ y $|t - 15| \le 2.5$, entonces $|y - t| = |(y-15) - (t-15)| \le |y-15| + |t-15| \le 4$.

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Demuestra, utilizando la desigualdad triangular ($|x + y| \le |x| + |y|$), que para cualesquiera números reales $a$ y $b$, se cumple la desigualdad…

Demuestra, utilizando la desigualdad triangular ($|x + y| \le |x| + |y|$), que para cualesquiera números reales $a$ y $b$, se cumple la desigualdad $|a - b| \ge ||a| - |b||$.

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En un modelo de aprendizaje automático, el error $E$ entre la predicción $y$ y el valor real $t$ se define como $E = |y - t|$. Si se garantiza por el diseño del modelo…

En un modelo de aprendizaje automático, el error $E$ entre la predicción $y$ y el valor real $t$ se define como $E = |y - t|$. Si se garantiza por el diseño del modelo que $|y - 15| \le 1.5$ y $|t - 15| \le 2.5$, determina una cota superior para el error máximo posible $E$ utilizando las propiedades del valor absoluto, y encuentra el intervalo de valores posibles para la diferencia $y - t$.

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Funciones y expresiones a trozos

Toda expresión con módulos se puede reescribir sin barras estudiando el signo de cada expresión interior en cada tramo. Así se ve el gráfico de $f(x) = |x-3| + |x+2|$:

Gráfica de f(x) = |x−3| + |x+2|: baja con pendiente −2 hasta x = −2, es constante igual a 5 entre x = −2 y x = 3, y sube con pendiente 2 a partir de x = 3. 1−2x 5 (constante) 2x−1 x=−2 x=3 0 5
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Simplifica la expresión algebraica $|x - 3| + |x + 2|$ sabiendo que la variable $x$ pertenece al intervalo $(-2, 3)$.

Simplifica la expresión algebraica $|x - 3| + |x + 2|$ sabiendo que la variable $x$ pertenece al intervalo $(-2, 3)$.

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Para resolver la inecuación $|2x - 3| \le |x + 3|$, dos estudiantes de bachillerato proponen caminos diferentes: Método A: Dividir la recta real en tres intervalos a…

Para resolver la inecuación $|2x - 3| \le |x + 3|$, dos estudiantes de bachillerato proponen caminos diferentes:

  • Método A: Dividir la recta real en tres intervalos a partir de los puntos críticos que anulan cada valor absoluto ($x = -3$ y $x = 1.5$), reescribir la expresión sin barras en cada zona y resolver los tres sistemas resultantes.

  • Método B: Como ambos miembros son no negativos para cualquier $x \in \mathbb{R}$, elevar ambos miembros al cuadrado obteniendo $(2x - 3)^2 \le (x + 3)^2$, y resolver mediante la factorización de una diferencia de cuadrados $(2x - 3)^2 - (x + 3)^2 \le 0$.

  1. a) Aplique el Método B factorizando la diferencia de cuadrados (sin desarrollar los binomios al cuadrado) para hallar el conjunto de soluciones en forma de intervalo.
  2. b) Justifique formalmente por qué el Método B es matemáticamente riguroso en este ejercicio y explique por qué dejaría de ser aplicable de forma directa si la inecuación fuese $|2x - 3| \le |x + 3| - 4$.
  3. c) Compare la carga algebraica y el riesgo de error entre ambos métodos. ¿Cuál de los dos resulta más ventajoso para inecuaciones de la forma $|A(x)| \le |B(x)|$?
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La siguiente gráfica representa una función definida mediante la diferencia de dos valores absolutos, $f(x) = |x - a| - |x - b|$ con $a < b$. Observando los vértices y…

La siguiente gráfica representa una función definida mediante la diferencia de dos valores absolutos, $f(x) = |x - a| - |x - b|$ con $a < b$. Observando los vértices y los tramos constantes en la figura, determina los valores de los parámetros $a$ y $b$, y escribe la expresión analítica de $f(x)$ definida a trozos sin usar valores absolutos.

X Y −2 4 6 −6 f(x)
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Resumen

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