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Algebra 2 · Matemáticas
Ecuaciones · Sistemas de ecuaciones

Sistemas de ecuaciones no lineales

Te conviene dominar: Sistemas de ecuaciones no lineales (Álgebra 1)
Te conviene dominar: Logaritmos (Álgebra 1)

Durante un partido de la NFL, una cámara cuelga de un cable tendido en línea recta sobre el campo. Un despeje (punt) viaja por el aire siguiendo una parábola. ¿Toca el balón alguna vez el cable? Y si lo toca, ¿dónde? Encontrar los puntos de cruce significa resolver un sistema en el que una ecuación no es lineal. Al terminar esta página sabrás responder esa pregunta y también resolver sistemas con círculos, hipérbolas, exponenciales, logaritmos y radicales.

¿Qué es un sistema no lineal?

El método principal es el mismo que usaste en Álgebra 1: despeja una variable en la ecuación más sencilla y sustituye en la otra. Si las dos ecuaciones ya están despejadas para $y$, simplemente iguala las dos expresiones.

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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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Suma y producto

Algunos sistemas te dan la suma y el producto de dos números, o algo que lleva a ellos. Se llaman sistemas simétricos: intercambiar $x$ y $y$ no cambia el sistema.

Un rectángulo de lados x y y cuyo perímetro da la suma x + y = 14 y cuya área da el producto xy = 45. Área = xy = 45 x y Perímetro 28, así que x + y = 14 x · y = 45 t² − 14t + 45 = 0 x y y son las raíces
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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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Un terreno rectangular tiene un perímetro de $40$ pies y un área de $96$ pies$^2$. Plantea un sistema de ecuaciones no lineal para calcular las dimensiones del terreno y…

Un terreno rectangular tiene un perímetro de $40$ pies y un área de $96$ pies$^2$. Plantea un sistema de ecuaciones no lineal para calcular las dimensiones del terreno y resuélvelo.

x y A = 96 pies² P = 40 pies Largo
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En un triángulo rectángulo, la hipotenusa mide $13$ pulgadas y el perímetro total es de $30$ pulgadas. Plantea un sistema de ecuaciones para determinar la longitud de…

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

x y 13 pulgadas P = 30 pulgadas
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Sistemas con fracciones

Cuando las incógnitas están en los denominadores, reescribe las fracciones para que el sistema se convierta en algo que ya sabes resolver.

La suma de recíprocos 1/x + 1/y escrita con denominador común como (x + y)/(xy): suma entre producto. 1/x + 1/y = (x + y)/(xy) Denominador común: suma entre 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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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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Uso de identidades: cuadrados y cubos

Las identidades algebraicas permiten convertir una ecuación difícil en un problema de suma y producto.

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

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

$x^3 + y^3 = 35$

$x + y = 5$

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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 $xy = 12$. Resuelva 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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Sistemas exponenciales

Al escribir ambos lados como potencias de 5 e igualar los exponentes, un sistema exponencial se convierte en un sistema lineal. 5x+y = 53 5x−y = 51 misma base, exponentes iguales x + y = 3 x − y = 1 sistema lineal
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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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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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Sistemas logarítmicos

Tres reglas de logaritmos usadas en sistemas: producto, cociente y la relación entre logaritmos y exponentes. log a + log b = log(ab) log a − log b = log(a/b) log₂ 8 = 3 significa 2³ = 8 Los argumentos deben ser positivos: a > 0 y b > 0

En este curso $\log x$ significa $\log_{10} x$. Usa las reglas del producto y del cociente para combinar logaritmos en uno solo y luego reescribe como ecuación exponencial. Comprueba siempre el dominio al final.

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

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

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

$\log_2 x + \log_2 y = 3$

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Una ecuación cuadrática escondida: logaritmos con distintas bases

A veces la misma expresión aparece dos veces, una de ellas invertida. Dale un nombre con una variable nueva y el sistema revela una ecuación cuadrática.

Dos logaritmos con la base y el argumento intercambiados son recíprocos: si uno es u, el otro es 1/u. logy x = u logx y = 1/u Intercambiar base y argumento da el recíproco
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Resuelva el siguiente sistema logarítmico aplicando las propiedades de cambio de base y sustitución: $\log_y x + \log_x y = \frac{5}{2}$ $xy = 27$

Resuelva 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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Sistemas con radicales

Al elevar al cuadrado una ecuación con radicales aparecen dos candidatos, pero al comprobar en la ecuación original solo uno funciona. √x = 12 − x x² − 25x + 144 = 0 x = 9 o x = 16 x = 9 ✓3 = 12 − 9 sirve x = 16 ✗4 ≠ −4, se descarta
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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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Resuelva el siguiente sistema irracional, asegurándose de comprobar qué soluciones son válidas analizando el dominio de las raíces: $\sqrt{x^2 - y^2} = \sqrt{33}$…

Resuelva el siguiente sistema irracional, asegurándose 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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Problemas de enunciado: tasas y repartos

Cuatro pasos para modelar un problema con un sistema no lineal: nombrar las incógnitas, escribir dos ecuaciones, sustituir y resolver, comprobar en la historia. 1. Nombra lasincógnitas 2. Escribe dosecuaciones 3. Sustituyey resuelve 4. Compruebaen el problema

Muchas historias del tipo "cantidad = tasa × cantidad" dan una ecuación con un producto. Si el cambio de un factor cambia el otro, obtienes una segunda ecuación con un producto, y el par es un sistema no lineal.

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Un ciclista realiza un trayecto de $60$ millas a velocidad constante. Si hubiera viajado $2$ mph más rápido, habría tardado $1$ hora menos en completar el recorrido.…

Un ciclista realiza un trayecto de $60$ millas a velocidad constante. Si hubiera viajado $2$ mph 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 $\$120…

Un grupo de amigos decide comprar un regalo de cumpleaños que cuesta $\$120$, 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 $\$3$. Plantea y resuelve un sistema para hallar cuántos amigos eran inicialmente y cuánto pagaba cada uno.

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Dividir ecuaciones: geometría y crecimiento

Cuando las dos ecuaciones son productos de las mismas incógnitas, dividir una ecuación entre la otra puede cancelar incógnitas de inmediato.

Un cilindro con radio de la base r y altura h, con las fórmulas de su volumen y su área lateral. r = radio de la base h V = πr²h L = 2πrh (área lateral)
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Un depósito cilíndrico de chapa tiene un volumen interior de $54\pi$ pies³ y un área lateral (sin contar las bases) de $36\pi$ pies². Plantee un sistema para hallar el…

Un depósito cilíndrico de chapa tiene un volumen interior de $54\pi$ pies³ y un área lateral (sin contar las bases) de $36\pi$ pies². Plantee un sistema para hallar el radio de la base $r$ y la altura $h$ del cilindro, y resuélvalo.

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 monto generado es de $\$11000…

Un capital $C$ se invierte a un tipo de interés compuesto anual $r$ (expresado en tanto por uno). Al finalizar el primer año, el monto generado es de $\$11000$. Al finalizar el segundo año, el monto asciende a $\$12100$. Plantee un sistema no lineal para calcular el capital inicial $C$ y la tasa de interés $r$, y resuélvalo.

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¿Cuántas soluciones hay? Tangencia

Una recta puede cortar una curva en dos puntos, tocarla en exactamente un punto (es tangente) o no tocarla. Cuando el sistema tiene un parámetro, al sustituir queda una ecuación cuadrática cuyo discriminante $\Delta = b^2 - 4ac$ decide cuántas soluciones reales hay.

Tres posiciones de una recta respecto a un círculo: secante con dos puntos de intersección, tangente con uno y exterior con ninguno. corta dos veces2 soluciones tangente: un punto1 solución no toca el círculo0 soluciones

De vuelta al fútbol americano. Iguala la parábola con la recta del cable. Obtienes una ecuación cuadrática. Si $\Delta > 0$, el balón cruza el cable dos veces (al subir y al bajar). Si $\Delta = 0$, apenas roza el cable. Si $\Delta < 0$, el balón nunca llega a él.

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Discuta para qué valores del parámetro $k$ el siguiente sistema tiene exactamente una solución (esto equivale geométricamente a la condición de tangencia entre la…

Discuta 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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Resumen

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