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Ecuaciones · Sistemas de ecuaciones

Sistemas no lineales

Te conviene dominar: Sistemas de ecuaciones no lineales (1er año de preparatoria (semestres 1 y 2))
Te conviene dominar: Logaritmos (1er año de preparatoria (semestres 1 y 2))

Un terreno rectangular en Oaxaca tiene $28$ m de perímetro y $48$ m² de área. ¿Cuánto miden sus lados? Una ecuación no basta: hay dos incógnitas y una de las ecuaciones tiene un producto. Al final de la página lo resolvemos.

Qué es un sistema no lineal

El método de siempre sigue funcionando: despeja una incógnita en la ecuación más sencilla y sustitúyela en la otra. Casi siempre termina en una ecuación cuadrática. Geométricamente, las soluciones son los puntos donde se cruzan las dos gráficas.

La parábola $y=x^2-4x+3$ y la recta $y=x-1$ se cortan en dos puntos: el sistema tiene dos soluciones.

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Resuelve el siguiente sistema no lineal, que representa la intersección entre una parábola y una recta: $y = x^2 - 4x + 3$ $y = x - 1$

Resuelve el siguiente sistema no lineal, que representa la intersección entre una parábola y una recta:

$y = x^2 - 4x + 3$

$y = x - 1$

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Halla las soluciones del siguiente sistema formado por la ecuación de una circunferencia y una recta: $x^2 + y^2 = 25$ $x + y = 7$

Halla las soluciones del siguiente sistema formado por la ecuación de una circunferencia y una recta:

$x^2 + y^2 = 25$

$x + y = 7$

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Encuentra los valores de $x$ e $y$ que verifican el siguiente sistema: $xy = 12$ $x - y = 4$

Encuentra los valores de $x$ e $y$ que verifican el siguiente sistema:

$xy = 12$

$x - y = 4$

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Exponenciales y logarítmicos

Al escribir ambas potencias con la misma base se igualan los exponentes y el sistema exponencial se vuelve lineal. 2^(x+y) = 2^5 2^(x−y) = 2^1 → x + y = 5 x − y = 1

Cuando hay sumas de potencias

Si aparece $3^x + 2^y$, no se pueden igualar exponentes. Se hace un cambio de variable: $u=3^x$, $v=2^y$. Observa que $3^{x+1}=3\cdot 3^x=3u$ y $2^{y-1}=\frac{2^y}{2}=\frac{v}{2}$.

Una potencia siempre es positiva: si al resolver el sistema lineal $u$ o $v$ salen negativos o cero, el sistema no tiene solución.

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Resuelve el siguiente sistema de ecuaciones exponenciales, expresando ambas potencias con la misma base: $2^{x+y} = 32$ $2^{x-y} = 2$

Resuelve el siguiente sistema de ecuaciones exponenciales, expresando ambas potencias con la misma base:

$2^{x+y} = 32$

$2^{x-y} = 2$

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Determina la solución del sistema logarítmico, aplicando las propiedades de los logaritmos: $\log x + \log y = 1$ $x - y = 3$

Determina la solución del sistema logarítmico, aplicando las propiedades de los logaritmos:

$\log x + \log y = 1$

$x - y = 3$

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Resuelve el siguiente sistema de ecuaciones exponenciales aplicando un cambio de variable adecuado: $3^x + 2^y = 11$ $3^{x+1} - 2^{y-1} = 26$

Resuelve el siguiente sistema de ecuaciones exponenciales aplicando un cambio de variable adecuado:

$3^x + 2^y = 11$

$3^{x+1} - 2^{y-1} = 26$

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Resuelve el sistema logarítmico y cuadrático, comprobando la validez de la solución obtenida: $\log(x) - \log(y) = 1$ $x^2 - y^2 = 99$

Resuelve el sistema logarítmico y cuadrático, comprobando la validez de la solución obtenida:

$\log(x) - \log(y) = 1$

$x^2 - y^2 = 99$

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Sistemas con radicales

Al elevar al cuadrado una ecuación con raíz aparece una solución falsa que se descarta al comprobar en la ecuación original. √x = 6 − x → x = 4 ó x = 9 → x = 4 ✓ x = 9 ✗

Para quitar una raíz se eleva al cuadrado. Conviene dejar la raíz sola en un lado antes de elevar.

Practica★☆☆Sin empezar
Resuelve el siguiente sistema irracional. Asegúrate de comprobar si la solución obtenida es válida en la ecuación original: $\sqrt{x} + y = 5$ $x - y = 1$

Resuelve el siguiente sistema irracional. Asegúrate de comprobar si la solución obtenida es válida en la ecuación original:

$\sqrt{x} + y = 5$

$x - y = 1$

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Encuentra la solución del siguiente sistema irracional: $\sqrt{x+y} + \sqrt{x-y} = 4$ $x - y = 4$

Encuentra la solución del siguiente sistema irracional:

$\sqrt{x+y} + \sqrt{x-y} = 4$

$x - y = 4$

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Resuelve el siguiente sistema irracional, asegurándote de comprobar qué soluciones son válidas analizando el dominio de las raíces: $\sqrt{x^2 - y^2} = \sqrt{33}$…

Resuelve el siguiente sistema irracional, asegurándote de comprobar qué soluciones son válidas analizando el dominio de las raíces:

$\sqrt{x^2 - y^2} = \sqrt{33}$

$x + y = 11$

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Suma y producto, fracciones y grado superior

Idea clave: si $x+y=S$ y $xy=P$, entonces $x$ e $y$ son las raíces de $t^2-St+P=0$.

Un rectángulo de lados x y y: su perímetro da la suma x más y y su área da el producto x por y. x y área = x · y perímetro = 2(x + y)

Con ese rectángulo cerramos el gancho: $2(x+y)=28$ da $x+y=14$ y el área da $xy=48$.

Fracciones y circunferencia con hipérbola

Si hay $\frac1x+\frac1y$, súmalas: $\frac{x+y}{xy}$. Con $xy=6$ y $\frac1x+\frac1y=\frac56$ queda $\frac{x+y}{6}=\frac56$, es decir $x+y=5$: otra vez suma y producto.

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Resuelve el siguiente sistema que contiene fracciones algebraicas: $\frac{1}{x} + \frac{1}{y} = \frac{5}{6}$ $xy = 6$

Resuelve el siguiente sistema que contiene fracciones algebraicas:

$\frac{1}{x} + \frac{1}{y} = \frac{5}{6}$

$xy = 6$

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La suma de dos números positivos es $10$ y la suma de sus cuadrados es $58$. Plantea un sistema de ecuaciones no lineal y resuélvelo para encontrar dichos números.

La suma de dos números positivos es $10$ y la suma de sus cuadrados es $58$. Plantea un sistema de ecuaciones no lineal y resuélvelo para encontrar dichos números.

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Resuelve el siguiente sistema formado por una ecuación racional y una cuadrática: $\frac{x+y}{x-y} = 5$ $x^2 + y^2 = 13$

Resuelve el siguiente sistema formado por una ecuación racional y una cuadrática:

$\frac{x+y}{x-y} = 5$

$x^2 + y^2 = 13$

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La órbita circular de un satélite en un sistema de referencia sigue la ecuación $x^2 + y^2 = 25$, mientras que la trayectoria de un cometa describe la hipérbola…

La órbita circular de un satélite en un sistema de referencia sigue la ecuación $x^2 + y^2 = 25$, mientras que la trayectoria de un cometa describe la hipérbola $xy = 12$. Resuelve el sistema para encontrar las coordenadas exactas de los puntos de intersección de ambas trayectorias.

X Y x² + y² = 25 xy = 12
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Resuelve el sistema de ecuaciones de grado superior. (Sugerencia: utiliza los productos notables y la factorización para simplificar la primera ecuación):…

Resuelve el sistema de ecuaciones de grado superior. (Sugerencia: utiliza los productos notables y la factorización para simplificar la primera ecuación):

$x^3 + y^3 = 35$

$x + y = 5$

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Planteo de problemas

Para plantear: nombra las incógnitas, escribe una ecuación por cada condición, resuelve y comprueba que la solución tenga sentido (longitudes y personas positivas). Los importes se dan en pesos.

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Una parcela rectangular tiene un perímetro de $40$ m y un área de $96$ m$^2$. Plantea un sistema de ecuaciones no lineal para calcular las dimensiones de la parcela y…

Una parcela rectangular tiene un perímetro de $40$ m y un área de $96$ m$^2$. Plantea un sistema de ecuaciones no lineal para calcular las dimensiones de la parcela y resuélvelo.

x y A = 96 m² P = 40 m Largo
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Un ciclista realiza un trayecto de $60$ km a velocidad constante. Si hubiera viajado $2$ km/h más rápido, habría tardado $1$ hora menos en completar el recorrido.…

Un ciclista realiza un trayecto de $60$ km a velocidad constante. Si hubiera viajado $2$ km/h más rápido, habría tardado $1$ hora menos en completar el recorrido. Plantea y resuelve un sistema no lineal para encontrar la velocidad media $v$ y el tiempo $t$ empleado.

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Un grupo de amigos decide comprar un regalo de cumpleaños que cuesta $2\,400$ pesos, dividiendo el pago a partes iguales. A última hora se unen dos amigos más al grupo,…

Un grupo de amigos decide comprar un regalo de cumpleaños que cuesta $2\,400$ pesos, dividiendo el pago a partes iguales. A última hora se unen dos amigos más al grupo, lo que hace que la cuota de cada uno se reduzca en $60$ pesos. Plantea y resuelve un sistema para hallar cuántos amigos eran inicialmente y cuánto pagaba cada uno.

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En un triángulo rectángulo, la hipotenusa mide $13$ cm y el perímetro total es de $30$ cm. Plantea un sistema de ecuaciones para determinar la longitud de los dos…

En un triángulo rectángulo, la hipotenusa mide $13$ cm y el perímetro total es de $30$ cm. Plantea un sistema de ecuaciones para determinar la longitud de los dos catetos.

x y 13 cm P = 30 cm
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Un depósito cilíndrico de chapa tiene un volumen interior de $54\pi$ m³ y un área lateral (sin contar las bases) de $36\pi$ m². Plantea un sistema para hallar el radio…

Un depósito cilíndrico de chapa tiene un volumen interior de $54\pi$ m³ y un área lateral (sin contar las bases) de $36\pi$ m². Plantea un sistema para hallar el radio de la base $r$ y la altura $h$ del cilindro, y resuélvelo.

r h V = 54π Aₗ = 36π
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Un capital $C$ se invierte a un tipo de interés compuesto anual $r$ (expresado en tanto por uno). Al finalizar el primer año, el montante generado es de $220\,000$…

Un capital $C$ se invierte a un tipo de interés compuesto anual $r$ (expresado en tanto por uno). Al finalizar el primer año, el montante generado es de $220\,000$ pesos. Al finalizar el segundo año, el montante asciende a $242\,000$ pesos. Plantea un sistema no lineal para calcular el capital inicial $C$ y la tasa de interés $r$, y resuélvelo.

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Más cambios de variable

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Resuelve el siguiente sistema mixto que combina ecuaciones exponenciales y logarítmicas: $2^x \times 2^y = 64$ $\log_2 x + \log_2 y = 3$

Resuelve el siguiente sistema mixto que combina ecuaciones exponenciales y logarítmicas:

$2^x \times 2^y = 64$

$\log_2 x + \log_2 y = 3$

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Resuelve el siguiente sistema logarítmico aplicando las propiedades de cambio de base y sustitución: $\log_y x + \log_x y = \frac{5}{2}$ $xy = 27$

Resuelve el siguiente sistema logarítmico aplicando las propiedades de cambio de base y sustitución:

$\log_y x + \log_x y = \frac{5}{2}$

$xy = 27$

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Discutir con un parámetro: tangencia

Una recta puede cortar a una curva en dos puntos, tocarla en uno (tangente) o no tocarla. Con un parámetro, el número de soluciones se estudia con el discriminante $\Delta=b^2-4ac$ de la cuadrática resultante.

Tres posiciones de una recta respecto a una circunferencia: secante con dos cortes, tangente con un solo punto y exterior sin puntos comunes. dos cortesΔ > 0 tangenteΔ = 0 ningún corteΔ < 0
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Discute para qué valores del parámetro $k$ el siguiente sistema tiene exactamente una solución (esto equivale geométricamente a la condición de tangencia entre la…

Discute para qué valores del parámetro $k$ el siguiente sistema tiene exactamente una solución (esto equivale geométricamente a la condición de tangencia entre la circunferencia y la recta):

$x^2 + y^2 = 10$

$x + y = k$

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Vuelve al principio: el terreno mide $6$ m por $8$ m. Con la suma ($14$) y el producto ($48$) se plantea $t^2-14t+48=0$.

Resumen

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