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Polinomios · Polinomios

Expresiones algebraicas

Te conviene dominar: Operaciones con potencias (Matemáticas de 8.º grado (Pre-Álgebra))

Una aplicación de ejercicio estima las calorías que quemas con una fórmula como $C(t) = 0.15t^2 + 8t$, donde $t$ es el número de minutos que entrenas. Esa fórmula es una expresión algebraica: una receta escrita con letras que funciona para cualquier $t$, así que no tienes que repetir el razonamiento cada vez. En esta sección aprenderás el vocabulario de estas expresiones, cómo simplificarlas y evaluarlas, y cómo escribirlas tú mismo a partir de un problema con palabras o de un dibujo.

Monomios: coeficiente, parte variable y grado

Toma el siguiente monomio. Se lee en tres partes.

$$M(x,y) = -\frac{2}{3}x^4y^2$$ Diagrama de un monomio que muestra su coeficiente, su parte variable y el grado, que se obtiene sumando los exponentes. −2/3 x⁴y² coeficiente parte variable grado = 4 + 2 = 6(suma los exponentes)
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Identifique el coeficiente, la parte literal y el grado del siguiente monomio: $M(x,y) = -\frac{2}{3}x^4y^2$.

Identifique el coeficiente, la parte literal y el grado del siguiente monomio: $M(x,y) = -\frac{2}{3}x^4y^2$.

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Polinomios: qué son y su grado

No toda expresión con letras es un polinomio. Los exponentes de las variables deben ser enteros no negativos ($0, 1, 2, \dots$), y una variable no puede aparecer en un denominador ni dentro de un radical. Los coeficientes, en cambio, pueden ser cualquier número real, como $\frac{1}{2}$ o $\sqrt{2}$.

Ejemplos de una expresión que es un polinomio y de expresiones que no son polinomios. 3x² − 5x + 2 polinomio (grado 2) 5/x x^(1/2) No son polinomios: una variable en el denominador, o un exponente que no es entero.
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Indique cuáles de las siguientes expresiones algebraicas son polinomios y justifique su respuesta: $A(x) = 3x^2 - \frac{5}{x}$ $B(x) = \sqrt{2}x^3 - x$…

Indique cuáles de las siguientes expresiones algebraicas son polinomios y justifique su respuesta:

  • $A(x) = 3x^2 - \frac{5}{x}$

  • $B(x) = \sqrt{2}x^3 - x$

  • $C(x) = 4x^{1/2} + 1$

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Evaluar expresiones y hallar coeficientes desconocidos

Para evaluar una expresión, sustituye cada variable por un número y luego sigue el orden de las operaciones. Las potencias van antes que la multiplicación, y la multiplicación antes que la suma y la resta.

Esta es la gráfica del mismo polinomio. El valor $P(-2) = 24$ es la altura de la gráfica sobre $x = -2$.

A veces un problema te da el valor de un polinomio y te pide un coeficiente desconocido. Sustituye el número y obtendrás una ecuación para resolver.

Cuando hay dos incógnitas, necesitas dos datos. Eso da dos ecuaciones.

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Calcule el valor numérico del polinomio $P(x) = 3x^2 - 5x + 2$ para $x = -2$.

Calcule el valor numérico del polinomio $P(x) = 3x^2 - 5x + 2$ para $x = -2$.

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Determine el valor de $k$ para que el valor numérico del polinomio $P(x) = 2x^3 - kx + 4$ en $x = 1$ sea igual a $5$.

Determine el valor de $k$ para que el valor numérico del polinomio $P(x) = 2x^3 - kx + 4$ en $x = 1$ sea igual a $5$.

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Halle los valores de los parámetros $a$ y $b$ en el polinomio $P(x) = ax^2 + bx - 5$ sabiendo que su valor numérico para $x = 1$ es $-2$ y para $x = -1$ es $-4$.

Halle los valores de los parámetros $a$ y $b$ en el polinomio $P(x) = ax^2 + bx - 5$ sabiendo que su valor numérico para $x = 1$ es $-2$ y para $x = -1$ es $-4$.

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Operaciones con monomios

Solo puedes sumar o restar monomios cuando son términos semejantes (misma parte variable). Entonces sumas o restas los coeficientes y conservas la parte variable. Para multiplicar o dividir monomios no tienen que ser semejantes. Trabaja con los coeficientes por un lado y con cada variable por otro, sumando o restando exponentes.

Comparación entre reducir términos semejantes y multiplicar monomios. Términos semejantes: suma los coeficientes 3x²y − 5x²y + 8x²y = 6x²y Multiplicar: no hace falta que sean semejantes (−3a²b³)·(4ab⁴) = −12a³b⁷ multiplica los coeficientes, suma los exponentes
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Realice la siguiente suma y resta de monomios semejantes y simplifique el resultado: $3x^2y - 5x^2y + 8x^2y$.

Realice la siguiente suma y resta de monomios semejantes y simplifique el resultado: $3x^2y - 5x^2y + 8x^2y$.

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Efectúe la multiplicación de los siguientes monomios: $(-3a^2b^3) \cdot (4ab^4)$.

Efectúe la multiplicación de los siguientes monomios: $(-3a^2b^3) \cdot (4ab^4)$.

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Realice la siguiente división de monomios e indique el coeficiente, la parte literal y el grado del monomio resultante: $\frac{-24x^5y^4z}{6x^2y^3}$.

Realice la siguiente división de monomios e indique el coeficiente, la parte literal y el grado del monomio resultante: $\frac{-24x^5y^4z}{6x^2y^3}$.

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De las palabras al álgebra

Para traducir una frase, ve pieza por pieza. Primero escribe qué le pasa a cada variable y luego decide cómo se combinan las piezas.

Diagrama que traduce una frase en palabras a una expresión algebraica, pieza por pieza. "el cubo de a"menos"el cuadrado de b" a³−b² a³ − b²

Estas son algunas traducciones que usarás una y otra vez.

Palabras Álgebra
el doble de un número $2n$
5 más que un número $n + 5$
5 menos que un número $n - 5$
el cuadrado de la suma de $a$ y $b$ $(a+b)^2$
la suma de los cuadrados de $a$ y $b$ $a^2 + b^2$
el doble del cuadrado de $x$ $2x^2$
el cuadrado del doble de $x$ $(2x)^2$

Las situaciones reales suelen combinar una cantidad fija con una tasa. Por ejemplo, un plan de celular cuesta una cuota fija más un cargo por unidad. La cantidad fija se suma una sola vez, y cada tasa se multiplica por lo que uses.

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Exprese en lenguaje algebraico el siguiente enunciado: "El cubo de un número menos el cuadrado de otro número distinto".

Exprese en lenguaje algebraico el siguiente enunciado: "El cubo de un número menos el cuadrado de otro número distinto".

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Escriba la expresión algebraica que representa el perímetro de un rectángulo cuya base mide $3x$ y su altura mide $x + 2$.

Escriba la expresión algebraica que representa el perímetro de un rectángulo cuya base mide $3x$ y su altura mide $x + 2$.

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Una compañía telefónica cobra una cuota fija mensual de $\$15$, más $\$0.12$ por cada minuto de llamada $m$ y $\$0.05$ por cada megabyte consumido $d…

Una compañía telefónica cobra una cuota fija mensual de $\$15$, más $\$0.12$ por cada minuto de llamada $m$ y $\$0.05$ por cada megabyte consumido $d$. Escriba la expresión algebraica de la factura mensual y calcule su monto para un mes en el que se han consumido $100$ minutos y $500$ megabytes.

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Fórmulas de dinero y de ciencias

Los precios, las tasas y las fórmulas de física son expresiones algebraicas disfrazadas. Para escribir una, pregúntate: ¿qué cambia (eso es la variable) y qué se queda fijo (eso es un número)?

Cuando algo está en oferta, el descuento se aplica al total. Un descuento de $20\%$ significa que pagas $80\%$ del precio, así que multiplicas el total por $0.8$.

Muchas fórmulas de ciencias funcionan igual. Cuando conoces los números, solo evalúas. Por ejemplo, el área de un círculo es $A = \pi r^2$. Con $r = 3$ ft, $A = \pi \cdot 3^2 = 9\pi \approx 28.3$ ft².

Una tasa es un buen lugar para ver por qué son útiles las expresiones. Supón que el Plan A cuesta $20 + 0.10x$ dólares y el Plan B cuesta $5 + 0.25x$ dólares por $x$ unidades. Puedes comparar los planes graficando ambas expresiones. Donde las rectas se cruzan, los costos son iguales.

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Una tienda de ropa ofrece un descuento del $20\%$ en todos sus artículos. Si compra $x$ camisas que originalmente cuestan $\$25$ cada una y $y…

Una tienda de ropa ofrece un descuento del $20\%$ en todos sus artículos. Si compra $x$ camisas que originalmente cuestan $\$25$ cada una y $y$ pantalones que cuestan $\$40$ cada uno, escriba la expresión algebraica del costo total de la compra. Calcule el costo si compra $3$ camisas y $2$ pantalones.

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La energía cinética de un cuerpo en movimiento viene dada por la expresión $E_c = \frac{1}{2}mv^2$, donde $m$ es la masa en kilogramos y $v$ la velocidad en metros por…

La energía cinética de un cuerpo en movimiento viene dada por la expresión $E_c = \frac{1}{2}mv^2$, donde $m$ es la masa en kilogramos y $v$ la velocidad en metros por segundo. Calcule la energía cinética de un vehículo de $800$ kg que circula a $20$ m/s.

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Dos agencias de alquiler de carros ofrecen distintas tarifas. La agencia A cobra una cuota fija de $\$30$ más $\$0.20$ por milla recorrida. La agencia B cobra $\$50…

Dos agencias de alquiler de carros ofrecen distintas tarifas. La agencia A cobra una cuota fija de $\$30$ más $\$0.20$ por milla recorrida. La agencia B cobra $\$50$ fijos más $\$0.15$ por milla. Escriba la expresión algebraica que representa la diferencia de costo entre la agencia A y la agencia B para un trayecto de $k$ millas, y determine para cuántas millas el costo es exactamente el mismo.

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Geometría: áreas, volúmenes y superficies

Los perímetros, las áreas y los volúmenes son expresiones algebraicas naturales cuando una longitud todavía no está fijada. Para una región sombreada, pregúntate: ¿cuál es la figura grande y qué le quito?

Un círculo dentro de un cuadrado. El área fuera del círculo se halla restando el área del círculo al área del cuadrado. lado = 2x radio = x área sombreada = (2x)² − πx²

Aquí el cuadrado completo tiene área $(2x)^2 = 4x^2$ y el círculo tiene área $\pi x^2$. La parte sombreada es lo que sobra: $4x^2 - \pi x^2$.

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La figura muestra un cuadrado de lado $2x$ que contiene en su interior un círculo de radio $x$. Escriba la expresión algebraica que representa el área de la región…

La figura muestra un cuadrado de lado $2x$ que contiene en su interior un círculo de radio $x$. Escriba la expresión algebraica que representa el área de la región sombreada (la zona del cuadrado exterior al círculo).

x 2x
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Un depósito cilíndrico tiene un radio de la base $r = x$ y una altura $h = 3x$. Escriba las expresiones algebraicas que representan su volumen y su área lateral en…

Un depósito cilíndrico tiene un radio de la base $r = x$ y una altura $h = 3x$. Escriba las expresiones algebraicas que representan su volumen y su área lateral en función de $x$.

x h = 3x
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Un jardín rectangular tiene unas dimensiones de $a$ pies de largo por $b$ pies de ancho. Se construyen dos caminos perpendiculares de ancho $x$ paralelos a los lados del…

Un jardín rectangular tiene unas dimensiones de $a$ pies de largo por $b$ pies de ancho. Se construyen dos caminos perpendiculares de ancho $x$ paralelos a los lados del jardín, formando una cruz. Escriba la expresión algebraica factorizada del área de la zona verde restante.

a b x
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Construir un modelo a partir de una situación

Los problemas más difíciles te dan una historia y te piden escribir una expresión que dependa de una sola variable. El método es siempre el mismo.

  1. Haz un dibujo y rotúlalo.

  2. Elige una variable para la cantidad que puede cambiar.

  3. Escribe cada otra longitud o cantidad en términos de esa variable.

  4. Júntalas con una fórmula.

Una lámina de cartón de 40 pulgadas por 30 pulgadas con un cuadrado de lado x recortado en cada esquina, para doblarla y formar una caja abierta. xxxx 40 in 30 in recorta cuadrados de x por x
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Se quiere construir una caja sin tapa a partir de una plancha de cartón rectangular de $40$ pulgadas de largo por $30$ pulgadas de ancho. Para ello, se recortan…

Se quiere construir una caja sin tapa a partir de una plancha de cartón rectangular de $40$ pulgadas de largo por $30$ pulgadas de ancho. Para ello, se recortan cuadrados de lado $x$ en cada una de las cuatro esquinas y se doblan las solapas hacia arriba. Escriba la expresión algebraica del volumen de la caja en función de $x$ y calcule dicho volumen si $x = 5$ pulgadas.

x 40 pulgadas 30 pulgadas
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Un agricultor dispone de $L$ pies de cerca para cercar un terreno rectangular adyacente a un río rectilíneo. Como el río actúa como barrera natural, no necesita poner…

Un agricultor dispone de $L$ pies de cerca para cercar un terreno rectangular adyacente a un río rectilíneo. Como el río actúa como barrera natural, no necesita poner cerca en ese lado. Si llamamos $x$ al ancho del terreno (la dimensión perpendicular al río), escriba la expresión algebraica del área del terreno en función de $L$ y $x$. ¿Cuál es el área si dispone de $100$ pies de cerca y el ancho es de $20$ pies?

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Escriba la expresión algebraica que proporciona la suma de los primeros $n$ múltiplos enteros positivos de $3$, sabiendo que la suma de los primeros $n$ números…

Escriba la expresión algebraica que proporciona la suma de los primeros $n$ múltiplos enteros positivos de $3$, sabiendo que la suma de los primeros $n$ números naturales es $\frac{n(n+1)}{2}$. Utilice dicha expresión para calcular la suma de los primeros $50$ múltiplos de $3$.

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Simplifica antes de sustituir

A veces una expresión parece complicada pero se reduce a algo sencillo. Reconocer un patrón primero puede ahorrarte muchas cuentas, y puedes verificarlo multiplicando.

Las expresiones algebraicas también pueden ser fracciones. Para sumar fracciones con letras, usa un denominador común, igual que con números.

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Calcule el valor numérico de la expresión algebraica $P(x,y) = \frac{x^2 - 2xy + y^2}{x - y}$ para $x = \frac{1}{2}$ y $y = -\frac{3}{2}$. Pista: simplifique la…

Calcule el valor numérico de la expresión algebraica $P(x,y) = \frac{x^2 - 2xy + y^2}{x - y}$ para $x = \frac{1}{2}$ y $y = -\frac{3}{2}$. Pista: simplifique la expresión antes de sustituir los valores.

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Dada la expresión algebraica $E(a,b) = \frac{a^3 - b^3}{a^2 + ab + b^2}$, simplifíquela al máximo efectuando la división y utilice el resultado para calcular mentalmente…

Dada la expresión algebraica $E(a,b) = \frac{a^3 - b^3}{a^2 + ab + b^2}$, simplifíquela al máximo efectuando la división y utilice el resultado para calcular mentalmente su valor numérico cuando $a = 4.5$ y $b = 1.5$.

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En un circuito eléctrico, la resistencia equivalente $R_{eq}$ de tres resistencias $R_1$, $R_2$ y $R_3$ conectadas en paralelo se obtiene a partir de la fórmula…

En un circuito eléctrico, la resistencia equivalente $R_{eq}$ de tres resistencias $R_1$, $R_2$ y $R_3$ conectadas en paralelo se obtiene a partir de la fórmula $\frac{1}{R_{eq}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3}$. Despeje $R_{eq}$ y escriba su expresión algebraica como una única fracción en función de $R_1$, $R_2$ y $R_3$.

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Demostrar con álgebra

Probar unos cuantos números puede sugerir que un enunciado es verdadero, pero no lo demuestra. El álgebra te permite demostrar un enunciado para todos los números a la vez. Escribes los números como una expresión, simplificas y muestras que el resultado tiene la propiedad que buscas.

Formas útiles de escribir números:

  • Un número par: $2n$

  • Un número impar: $2n + 1$

  • El siguiente impar después de $2n+1$: $2n + 3$ (los impares consecutivos se diferencian en $2$)

  • Un múltiplo de $8$: $8k$ para algún entero $k$

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Demuestre algebraicamente que la diferencia entre los cuadrados de dos números impares consecutivos es siempre un múltiplo de $8$. (Recuerde que un número impar se puede…

Demuestre algebraicamente que la diferencia entre los cuadrados de dos números impares consecutivos es siempre un múltiplo de $8$. (Recuerde que un número impar se puede expresar de la forma $2n+1$).

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Volvamos al principio: Si entrenas $30$ minutos, la aplicación halla tus calorías evaluando en $t = 30$: $C(30) = 0.15\cdot 30^2 + 8\cdot 30 = 0.15\cdot 900 + 240 = 135 + 240 = 375$ calorías.

Resumen

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