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Secundaria 2º · Matemáticas
Álgebra · Álgebra

Expresiones algebraicas

Te conviene dominar: El lenguaje algebraico (1° de secundaria)
Te conviene dominar: Operaciones con números enteros (1° de secundaria)

Un plan familiar de música en el celular cuesta $x$ pesos al mes y lo van a pagar entre tres amigos. No sabes cuánto cuesta exactamente, pero ya sabes la cuenta que hay que hacer: $\dfrac{x}{3}$. Eso es el álgebra: escribir la cuenta antes de conocer los números.

Variables y traducción de frases

La variable x como una caja cerrada con un valor oculto, a la que se suman tres vidas extra para formar la expresión x + 3 x caja cerrada = un número que no vemos (puntos de partida de un videojuego) con x puntos y 3 vidas extra x + 3

Cada palabra clave se convierte en una operación. Cuando la frase tiene varios pasos, traduce de dentro hacia fuera, como al seguir una receta.

Lenguaje normal Lenguaje algebraico
El doble de un número más 5 $2x + 5$
El doble de (un número más 5) $2(x + 5)$
La mitad de un número menos 3 $\dfrac{x}{2} - 3$
Un cupón de 5 pesos de descuento sobre el precio $x$ $x - 5$
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En una tienda de videojuegos en línea, el precio de una suscripción mensual es de $x$ pesos. Traduce a lenguaje algebraico las siguientes situaciones: a) El costo de…

En una tienda de videojuegos en línea, el precio de una suscripción mensual es de $x$ pesos. Traduce a lenguaje algebraico las siguientes situaciones:

  1. a) El costo de tres suscripciones mensuales.
  2. b) El precio de una suscripción después de aplicar un cupón de descuento de $100$ pesos.
  3. c) Lo que paga un grupo de amigos por una suscripción mensual más un juego de $500$ pesos.
  4. d) El doble del precio de una suscripción aumentado en $200$ pesos.
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Una unidad deportiva municipal tiene una cancha de básquetbol de forma rectangular. Si la longitud de la cancha es $y$ metros y su ancho es la mitad de la longitud,…

Una unidad deportiva municipal tiene una cancha de básquetbol de forma rectangular. Si la longitud de la cancha es $y$ metros y su ancho es la mitad de la longitud, escribe el polinomio que representa el área de la cancha en función de $y$.

y y/2
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En una tienda de cómics, el precio de una suscripción mensual es de $x$ pesos. Por cada cómic adicional que compres, te cobran $y$ pesos, pero si compras más de cinco,…

En una tienda de cómics, el precio de una suscripción mensual es de $x$ pesos. Por cada cómic adicional que compres, te cobran $y$ pesos, pero si compras más de cinco, te aplican un descuento de $60$ pesos sobre el total. Escribe la expresión algebraica que represente el gasto mensual de un cliente que compró $7$ cómics adicionales.

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El valor numérico

Cálculo del valor numérico de x² + 2x + 1 al sustituir x por −2 con paréntesis, con resultado 1 x² + 2x + 1sustituye x = −2 (−2)² + 2(−2) + 1= 4 − 4 + 1 = 1

Esto sirve también para encontrar valores que hacen cero a un polinomio. Si $x = 2$ debe dar $0$ en $x^3 - kx + 6$, sustituimos: $8 - 2k + 6 = 0$, y de ahí $14 = 2k$, así que $k = 7$.

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Calcula el valor numérico de las siguientes expresiones algebraicas para los valores que se indican: a) $5x - 3$ para $x = 4$ b) $x^{2} + 2x + 1$ para $x = -2$ c)…

Calcula el valor numérico de las siguientes expresiones algebraicas para los valores que se indican:

  1. a) $5x - 3$ para $x = 4$
  2. b) $x^{2} + 2x + 1$ para $x = -2$
  3. c) $2(a + b)$ para $a = 3$ y $b = 5$
  4. d) $\frac{10 - x}{2}$ para $x = 6$
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Halla el valor numérico del polinomio $P(x, y) = 3x^2y - 5xy + 2$ para los valores de las variables que se indican: a) $x = 2, y = -1$ b) $x = 0, y = 10$ c)…

Halla el valor numérico del polinomio $P(x, y) = 3x^2y - 5xy + 2$ para los valores de las variables que se indican:

  1. a) $x = 2, y = -1$
  2. b) $x = 0, y = 10$
  3. c) $x = -2, y = -2$
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Considera el polinomio $P(x) = 2x^3 - kx^2 + 4x - 12$. 1. Determina el valor del coeficiente $k$ sabiendo que el valor numérico del polinomio para $x = 2$ es igual a…

Considera el polinomio $P(x) = 2x^3 - kx^2 + 4x - 12$.

  1. Determina el valor del coeficiente $k$ sabiendo que el valor numérico del polinomio para $x = 2$ es igual a cero ($x = 2$ es una raíz del polinomio).

  2. Una vez hallado $k$, calcula el valor numérico de $P(x)$ para $x = -1$.

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Monomios, polinomios y términos semejantes

Un monomio es un solo término: un número (el coeficiente) por letras con exponentes (la parte literal). Su grado es la suma de los exponentes de la parte literal.

Monomio Coeficiente Parte literal Grado
$7x^2$ $7$ $x^2$ $2$
$-5ab^3$ $-5$ $ab^3$ $1 + 3 = 4$
$x^4y$ $1$ $x^4y$ $5$

Un polinomio es una suma de monomios. Se llama binomio si tiene 2 términos y trinomio si tiene 3. El grado del polinomio es el mayor grado de sus términos: $4x^3 - 5x + 2$ es un trinomio de grado $3$.

Ejemplos de monomio, binomio y trinomio según su número de términos −7ab² monomio (1 término) x² + 10 binomio (2 términos) 4x³−5x+2 trinomio (3 términos) con 4 términos o más, «polinomio»

Dos términos son semejantes si tienen exactamente la misma parte literal. Solo ellos se pueden sumar o restar: se suman los coeficientes y la parte literal se queda igual. Por ejemplo, $7a^2 + 2a^2 = 9a^2$, pero $7a^2 + 2a$ no se puede reducir. Es como contar objetos: $3$ tortas $+$ $2$ tortas $= 5$ tortas, pero $3$ tortas $+$ $2$ refrescos no son $5$ de nada.

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Identifica los elementos de los siguientes monomios completando la información de cada uno: a) $7x^{2}$ b) $-5ab^{3}$ c) $x^{4}y$ d) $\frac{3}{4}z^{2}$ Para cada uno,…

Identifica los elementos de los siguientes monomios completando la información de cada uno:

  1. a) $7x^{2}$
  2. b) $-5ab^{3}$
  3. c) $x^{4}y$
  4. d) $\frac{3}{4}z^{2}$

Para cada uno, indica: Coeficiente, Parte literal y Grado.

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Clasifica las siguientes expresiones algebraicas indicando si son monomios, binomios o trinomios. En el caso de los polinomios (binomios y trinomios), indica también…

Clasifica las siguientes expresiones algebraicas indicando si son monomios, binomios o trinomios. En el caso de los polinomios (binomios y trinomios), indica también cuál es su grado.

  1. a) $4x^{3} - 5x + 2$
  2. b) $-7ab^{2}$
  3. c) $x^{2} + 10$
  4. d) $3y^{4} - 2y^{2}$
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Reduce las siguientes expresiones algebraicas sumando o restando los monomios semejantes: a) $3x + 5x - 2x$ b) $7a^{2} - 3a + 2a^{2} + 5a$ c) $4xy + 2x - xy + 3x$ d)…

Reduce las siguientes expresiones algebraicas sumando o restando los monomios semejantes:

  1. a) $3x + 5x - 2x$
  2. b) $7a^{2} - 3a + 2a^{2} + 5a$
  3. c) $4xy + 2x - xy + 3x$
  4. d) $10n - 5 - 3n + 8$
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Perímetros y áreas con letras

Cuando las medidas de una figura son expresiones algebraicas, el perímetro es la suma de todos los lados y el área se arma con las fórmulas de siempre. Después se reducen los términos semejantes.

Para figuras compuestas, suma o resta áreas. Por ejemplo, un marco de $2$ cm alrededor de una pantalla de $x$ por $(x + 4)$ hace que el rectángulo total mida $2 + x + 2 = x + 4$ de ancho y $x + 4 + 4 = x + 8$ de largo. El área del marco es el área total menos el área de la pantalla (en la siguiente sección aprenderás a multiplicar esos binomios).

Pantalla de ancho x y largo x + 4 rodeada por un marco de 2 cm en todos sus lados pantalla x x + 4 marco: 2 cm
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Estamos diseñando una nueva tablet cuya pantalla es rectangular. La base mide $x$ centímetros y la altura mide $5$ centímetros menos que la base. Escribe una expresión…

Estamos diseñando una nueva tablet cuya pantalla es rectangular. La base mide $x$ centímetros y la altura mide $5$ centímetros menos que la base. Escribe una expresión algebraica para el perímetro de la pantalla y simplifícala.

x x - 5
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Calcula la expresión algebraica que representa el área de la siguiente figura geométrica en función de $x$. Simplifica el resultado sumando los términos semejantes.

Calcula la expresión algebraica que representa el área de la siguiente figura geométrica en función de $x$. Simplifica el resultado sumando los términos semejantes.

2x + 4 x 2x x
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Patrones y término general

Cuando una figura crece siempre con la misma regla, puedes describir cualquier posición $n$ de golpe con una expresión: el término general $a_n$.

Con $n = 1$ hay $2$ puntos; con $n = 2$, $4$; con $n = 3$, $6$. Cada posición añade $2$, así que $a_n = 2n$.

Si la diferencia entre términos es constante ($d$), el término general es $a_n = dn + (a_1 - d)$. Por ejemplo, $5, 8, 11, 14, \ldots$ sube de $3$ en $3$: $a_n = 3n + (5 - 3) = 3n + 2$.

Si la diferencia no es constante, mira las diferencias de las diferencias. Si estas segundas diferencias son constantes, el término general tiene un $n^2$.

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Observa la siguiente serie de figuras hechas con puntos y determina la expresión algebraica del término general $a_{n}$ (donde $n$ es la posición de la figura). ¿Cuántos…

Observa la siguiente serie de figuras hechas con puntos y determina la expresión algebraica del término general $a_{n}$ (donde $n$ es la posición de la figura). ¿Cuántos puntos tendrá la figura que ocupe la posición $n=50$?

n = 1 a₁ = 2 n = 2 a₂ = 4 n = 3 a₃ = 6 n aₙ = ? n = 50 a₅₀ = ?
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Un artista digital está creando un mosaico de píxeles que crece siguiendo un patrón determinado. En la etapa $n=1$ usa 3 píxeles, en la etapa $n=2$ usa 8 píxeles, en la…

Un artista digital está creando un mosaico de píxeles que crece siguiendo un patrón determinado. En la etapa $n=1$ usa 3 píxeles, en la etapa $n=2$ usa 8 píxeles, en la etapa $n=3$ usa 15 píxeles, y así sucesivamente.

Observa el patrón visual y realiza las siguientes tareas:

  1. Encuentra la expresión algebraica (término general) que determina el número de píxeles necesarios para cualquier etapa $n$.

  2. Si el lienzo digital tiene un límite de $1000$ píxeles, ¿podría el artista completar la etapa $n=30$? Justifica tu respuesta calculando el valor numérico.

2 2 3 3 4 4 n=1 n=2 n=3 ... 3 píxeles 8 píxeles 15 píxeles
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Sumar y restar polinomios

Para sumar polinomios se escriben uno a continuación del otro y se reducen los términos semejantes. Para restar, se cambia el signo de todos los términos del segundo (es multiplicar por $-1$).

También puedes multiplicar un polinomio por un número antes de sumar: $2A + 3B$ significa multiplicar cada término de $A$ por $2$ y de $B$ por $3$, y luego reducir. Lo mismo ocurre con porcentajes: un precio con IVA del $16\,\%$ es $1.16$ veces el precio base. Si una app de scooters cobra $B$ pesos de base y $4$ pesos por minuto $m$, con IVA del $16\,\%$ el total es $C = 1.16(B + 4m) = 1.16B + 4.64m$.

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Dados los polinomios $A(x) = 4x^3 - 6x^2 + 5x$ y $B(x) = -2x^3 + 8x^2 - 7$, realiza las siguientes operaciones y ordena el polinomio resultante de mayor a menor grado:…

Dados los polinomios $A(x) = 4x^3 - 6x^2 + 5x$ y $B(x) = -2x^3 + 8x^2 - 7$, realiza las siguientes operaciones y ordena el polinomio resultante de mayor a menor grado:

  1. a) $A(x) + B(x)$
  2. b) $A(x) - B(x)$
  3. c) $2 \times A(x) + 3 \times B(x)$
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Una empresa de renta de scooters eléctricos cobra una tarifa base de $B$ pesos por desbloqueo y $3$ pesos por cada minuto de uso ($m$). Además, si el usuario recorre más…

Una empresa de renta de scooters eléctricos cobra una tarifa base de $B$ pesos por desbloqueo y $3$ pesos por cada minuto de uso ($m$). Además, si el usuario recorre más de $5$ kilómetros, se aplica un cargo adicional de seguridad de $S$ pesos. A la suma de estos conceptos se le debe aplicar un $21\%$ de IVA.

  1. Escribe la expresión algebraica del costo total $C$ de un viaje si el usuario supera los $5$ km de distancia.

  2. Simplifica la expresión anterior realizando las operaciones posibles.

  3. Si la tarifa base es de $20$ pesos y el cargo adicional de seguridad es de $40$ pesos, ¿cuánto pagará una persona que use el scooter durante $20$ minutos y recorra $6$ km?

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Multiplicar monomios y polinomios

Para multiplicar con letras usamos las reglas de los exponentes:

Los coeficientes se multiplican entre sí y las letras iguales suman exponentes: $3x \cdot 2x^2 = 6x^3$. Para dividir, se dividen los coeficientes y se restan exponentes: $\dfrac{12x^4}{3x} = 4x^3$.

Para multiplicar un monomio por un polinomio, o dos polinomios, se usa la propiedad distributiva: cada término de uno multiplica a cada término del otro, y después se reducen los semejantes.

Esto sirve para áreas: si el largo de un rectángulo es $x + 8$ y el ancho $x + 4$, el área es $(x+8)(x+4) = x^2 + 12x + 32$. Al restar la pantalla ($x^2 + 4x$) queda el marco: $8x + 32$.

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Reduce al máximo la siguiente expresión algebraica operando con monomios y eliminando los paréntesis: $3x \times (2x^2) - 4x^2 \times (x - 5) + \frac{12x^4}{3x}$

Reduce al máximo la siguiente expresión algebraica operando con monomios y eliminando los paréntesis:

$3x \times (2x^2) - 4x^2 \times (x - 5) + \frac{12x^4}{3x}$

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Un dron de vigilancia recorre una parcela rectangular cuyas dimensiones vienen dadas por los polinomios $L(x) = x^2 - 3x + 5$ para el largo y $A(x) = 2x + 1$ para el…

Un dron de vigilancia recorre una parcela rectangular cuyas dimensiones vienen dadas por los polinomios $L(x) = x^2 - 3x + 5$ para el largo y $A(x) = 2x + 1$ para el ancho. Obtén el polinomio que representa el área total de la parcela.

Dron Área = ? L(x) = x² - 3x + 5 A(x) = 2x + 1
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El nuevo modelo de un smartphone tiene una pantalla rectangular de cristal de dimensiones $x$ de ancho y $x+4$ de largo. Alrededor de la pantalla hay un marco o "bezel"…

El nuevo modelo de un smartphone tiene una pantalla rectangular de cristal de dimensiones $x$ de ancho y $x+4$ de largo. Alrededor de la pantalla hay un marco o "bezel" protector que tiene un grosor uniforme de $2$ cm en todos sus lados.

  1. Halla el polinomio reducido que expresa el área total del frontal del teléfono (pantalla más marco).

  2. Halla el polinomio reducido que expresa únicamente el área del marco (la zona gris).

  3. Si el ancho de la pantalla $x$ es de $6$ cm, ¿cuál es el área del marco?

x x + 4 2 2 2 2 PANTALLA Zona gris (Marco)
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Productos notables

Algunos productos aparecen tanto que conviene aprenderlos de memoria. Se llaman productos notables.

Los productos notables también sirven para demostrar. Si llamamos $n$ y $n + 1$ a dos enteros consecutivos, la diferencia de sus cuadrados es $(n+1)^2 - n^2 = n^2 + 2n + 1 - n^2 = 2n + 1$. Esto es $n + (n + 1)$: la suma de los dos números. Con $12$ y $13$: $169 - 144 = 25 = 12 + 13$. ✓

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Utiliza los productos notables para desarrollar las siguientes expresiones sin realizar la multiplicación paso a paso: a) $(3x + 5)^2$ b) $(2a - 4b)^2$ c)…

Utiliza los productos notables para desarrollar las siguientes expresiones sin realizar la multiplicación paso a paso:

  1. a) $(3x + 5)^2$
  2. b) $(2a - 4b)^2$
  3. c) $(x^2 + 3) \times (x^2 - 3)$
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Demuestra algebraicamente que la diferencia entre los cuadrados de dos números enteros consecutivos es siempre igual a la suma de dichos números. Instrucciones:* 1.…

Demuestra algebraicamente que la diferencia entre los cuadrados de dos números enteros consecutivos es siempre igual a la suma de dichos números.

Instrucciones:

  1. Llama $n$ al primer número y $n+1$ al siguiente.

  2. Escribe la expresión de la diferencia de sus cuadrados: $(n+1)^2 - n^2$.

  3. Desarrolla y simplifica la expresión.

  4. Comprueba el resultado con los números $12$ y $13$.

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Opera y simplifica al máximo la siguiente expresión algebraica utilizando los productos notables para reducir términos: $$(3x - 5)^2 - (3x + 5)(3x - 5) - 10(3 - 3x)$$…

Opera y simplifica al máximo la siguiente expresión algebraica utilizando los productos notables para reducir términos:

$$(3x - 5)^2 - (3x + 5)(3x - 5) - 10(3 - 3x)$$

Muestra el proceso paso a paso, indicando qué producto notable aplicaste en cada caso.

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Factor común y simplificación

Sacar factor común es la propiedad distributiva al revés: buscamos lo que se repite en todos los términos y lo escribimos fuera de un paréntesis. Se toma el MCD de los coeficientes y cada letra con su menor exponente.

Con letras en la geometría: el área de un anillo es $\pi R^2 - \pi r^2 = \pi(R^2 - r^2)$.

Los productos notables también se leen al revés: $x^2 - 9 = (x+3)(x-3)$ y $x^2 + 6x + 9 = (x+3)^2$. Así se simplifican fracciones algebraicas:

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Extrae el máximo factor común posible en las siguientes expresiones algebraicas: a) $15x^4 - 10x^3 + 5x^2$ b) $6a^2b - 9ab^2 + 3ab$ c) $12x^2y^3 - 18x^3y^2$

Extrae el máximo factor común posible en las siguientes expresiones algebraicas:

  1. a) $15x^4 - 10x^3 + 5x^2$
  2. b) $6a^2b - 9ab^2 + 3ab$
  3. c) $12x^2y^3 - 18x^3y^2$
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Se desea diseñar una zona de juegos en un parque que consiste en un gran círculo de radio $R$. Dentro de este círculo, se instalará una zona de arena cuadrada cuyo lado…

Se desea diseñar una zona de juegos en un parque que consiste en un gran círculo de radio $R$. Dentro de este círculo, se instalará una zona de arena cuadrada cuyo lado mide exactamente el radio $R$ del círculo. El resto del círculo se cubrirá con césped artificial.

  1. Escribe la expresión algebraica reducida para el área de la zona de césped artificial en función de $R$. Utiliza $\pi$ como símbolo.

  2. Extrae factor común en la expresión obtenida.

  3. Si el radio $R$ es de $10$ metros, calcula el área de césped (usa $\pi \approx 3.14$).

R R Arena Césped
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Simplifica la siguiente fracción algebraica extrayendo primero factor común y utilizando productos notables en el numerador y el denominador: $$\frac{2x^3 - 8x}{x^2 + 4x…

Simplifica la siguiente fracción algebraica extrayendo primero factor común y utilizando productos notables en el numerador y el denominador:

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

¿Para qué valor de $x$ no tendría sentido esta expresión? (Pista: el denominador no puede ser cero).

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Vuelve al principio: si el plan de música cuesta $x = 180$ pesos al mes, cada amigo paga $\dfrac{180}{3} = 60$ pesos. La expresión $\dfrac{x}{3}$ sirve para cualquier precio.

Resumen

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